沥青玛蹄脂碎石混合料路面SMA

AC，
SMA
SMA
(2)为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时 使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，用量 为沥青混合料的0.3％，也可采用矿物纤维，用量 为混合料的0.4％。
(3)沥青结合料用量多，比普通混合料要多1％以上， 粘结性要求高，希望选用针入度小，软化点高，温 度稳定性好的沥青。最好采用改性沥青，以改善高 低温变形性能及与矿料的粘附性；
在60年代，德国在研究能抵抗新型埋钉轮胎磨损 的新铺罩面层时，发现采用木质素纤维或矿物纤 维稳定剂，增加矿粉用量，使用改性沥青，组成 的沥青玛蹄脂可以减轻钉子对路面的磨损，同时 使沥青感温性变小。混合料中沥青用量增加，由 它来填充基本上是由单一粒径碎石组成的集料骨 架的大孔隙，从而使混合料既保持OGFC表面功能 好的优点，又克服耐久性差的缺点，尤其是使高 温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能、水 稳定性等各种路用性能大幅度提高。这种新型的 沥青混合料就是沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)。
比例和排列的不同，可以有两种类型： ⑴一种是根据连续级配的原理组成的密
级配沥青混合料，矿料级配基本上是按照富 勒曲线的指数原理构成的，即0.45次方的规 律。
我国的AC 型密级配沥青混凝土基本上符合此 规律，这种级配的混合料属于悬浮式密实结 构。
悬浮式密实沥青混合料的结构源于粗细集 料之间的嵌挤(内摩擦力)和沥青矿粉结合料的 粘结力的支撑。
的照片可以看出，矿物纤维表面直而光，而
木质素表面柔曲且有绒毛，可吸附沥青的比 表面较矿物纤维大得多。
美国SMA设计时矿物纤维标准
试验 纤维长度 纤维厚度 球状颗粒含量: 通过0.25mm筛
通过0.063mm筛
指标
<6mm
<0.005mm （95±5）% （70±10）%
Kapejo公司的聚脂纤维Bonifibers是1970年由 DuPont公司的化学工程师Boni Philip Martinez研制的，已在美国许多州使用，超 过1000个工程。尤其多用于桥面铺装中. Kapejo公司的聚醋纤维由低熔点聚乙烯包装 后投入拌和罐，用量为0.25％，在投入集料 和矿粉后投入纤维，干拌最少30s，湿拌不 少于1min，集料加热温度208℃~235℃，要 求混合料温度190℃±12℃。
（1）SMA是一种间断级配的沥青混合料， 以SMA—16为例，4.75mm以上的粗集料，颗 粒的比例高达70~80%，其中9.5mm以上的占 一半，矿粉的用量达8~13%，0.075mm筛的 通过率一般高达10％，粉胶比远超出通常的 1.2的限制值，由此形成间断级配，很少使用 细集料。
AC沥青混凝土，4.75mm以上的一般仅占 30~50%。
沥青玛蹄脂碎石混合 料路面(SMA)
一、基本概念
SMA（Stone Mastic (Matrix)Asphalt）. 1.SMA在德国诞生 SMA以其优良的抗车辙性能和抗滑性能而闻
名于世。第一条SMA路面始建于60年代中期 的德国。
SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少 量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配 的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。它 的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结 合料两大部分。
(2) 另一种是基本上依靠集料嵌挤作用的混合 料，我国以前常用的贯入式沥青碎石、沥青表 面处治，以及拌和式沥青碎石混合料都属于此 类型。这种混合料实际上是一种骨架空隙结构。
SMA则是一种全新意义上的沥青混合料，它 是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤 型密实结构混合料．接近于我国的沥青碎石混 合料的空隙中用丰富的沥青玛蹄脂填充的情况。 顾名思义，SMA的组成有以下特点。
5。纤维稳定剂
（1）纤维稳定剂在SMA中的作用 在沥青混凝土中使用增强纤维，已有二十
多年历史。早期在水库的沥青衬砌中掺加 石棉纤维，曾经取得过良好的防止开裂渗 水的效果，现在纤维的种类已经很多，主 要有木质素纤维、矿物纤维、有机纤维三 大类，另外还有玻璃纤维，不过很少使用。
制造沥青玛蹄脂碎石混合料时必须采用纤维
位于美国佛罗里达州迈阿密的斐伯兰德 公司（fiberand TM)是北美及南美最大的生 产矿物纤维的公司，所使用的矿物是玄 武岩、如图是矿物纤维的形态。
玄武岩矿物纤维
据美国FHWA的建议，矿物纤维的用量要求 为混合料的0.4％，木质素纤维的用量要求为 混合料的0.3％。按规定加入纤维后，混合料 的干拌时间需延长5s~10s，湿拌时间需增加 5s(木质素纤维)或5s以上(矿物纤维)。从放大
④稳定作用：纤维使沥青膜处于比较稳定的
状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨 胀时，纤维内部的空隙还将成为一种缓冲的 余地，不致成为自由沥青而泛油，对高温稳 定性也有好处。
⑤增粘作用，提高粘结力：纤维将增加沥
青与矿料的粘附性，通过油膜的粘结，提 高集料之间的粘结力。
（2）木质素纤维
木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的 有机纤维。由于处理温度高达250℃以上，在 通常条件下是化学上非常稳定的物质，不 为—般的溶剂、酸、碱腐蚀。未经处理的木 质素纤维也用作食品添加剂，是减肥食品， 所以对人体无害，不影响环境，不造成公害。
配合比设计检验：
除沥青混凝土配合比设计规定项目外， SMA混合料的配合比设计还必须进行谢伦 堡析漏试验及肯特堡飞散试验。
(4)SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方 法，主要由体积指标确定，马歇尔试件成型双面击 实50次，目标空隙率2％~4％，稳定度和流值不是 主要指标，沥青用量还可参考高温析漏试验确定。 车辙试验是重要的设计手段。
(5)SMA的材料要求：粗集料必须特别坚硬、表 面粗糙，针片状颗粒少，以便嵌挤良好；细
②分散作用：如果没有纤维，用量颇大的
沥青矿粉很可能成为胶团，不能均匀地分散 在集料之间，铺筑在路面上将清楚地看见 “油斑”存在，纤维可以使胶团适当分散。
③吸附及吸收沥青的作用：在SMA混合料中 加入纤维稳定剂的作用在于充分吸附(表面)及 吸收(内部)沥青，从而使沥青用量增加，沥青 油膜变厚，提高混合料的耐久性。
木质素纤维要求
项目
单位 指标
纤维长度，不 mm 大于
灰分含量
%
PH值
-
6
18±5 7.5±1.0
吸油率，不小 于
含水率，不大 % 于
纤维质量的5倍 5
路用木质素纤维
颗粒状
（3）矿物纤维
在矿物纤维中，最早使用的是石棉纤维， 北京市公路局在修建首都机场高速公路、 八达岭高速公路和东西长安街时，由于缺 乏合适的纤维，一直使用国产的石棉纤维。 据了解，国外一开始也曾使用过石棉纤维， 现在已经很少使用了，一些工业发达国家 已经禁止使用石棉纤维。为了环保及保护 人体健康，将来，石棉纤维终将为其他纤 维所代替。
集料一般不用天然砂，宜采用坚硬的人工砂； 矿粉必须是磨细石灰石粉，最好不使用回收粉 尘。
(6)SMA的施工与普通沥青混凝土相比，拌和 时间要适当延长，施工温度要提高，压实不宜 采用轮胎碾。
综合SMA的特点，可以归纳为三多一少：粗 集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少， 掺纤维增强剂，材料要求同，使用性能全面提 高。
0.3 0.15 0.07 5
7~18 5~14 4~8
45~68 18~40 6~25 3~18 1~14 0~10 0~8 0~5 45~65 20~32 15~24 14~22 12~18 10~15 9~14 8~12
通 过 百 分 率
筛孔尺寸（ ）
SMA-13与AC-13级配曲线比较
密级配沥青混凝土与SMA剖面图 比较
稳定剂,在缺乏纤维的情况下，可使用改性沥
青代替，但不能完全起到纤维的作用。最早
在德国发现加了纤维以后可以有效地提高混 合料的高温稳定性和抵抗埋钉轮胎的磨耗,后 来纤维逐步成为SMA的必须成分，其原因与 SMA使用较多的矿粉与沥青结合料有关。纤 维有以下作用。
①加筋作用:在SMA混合料中掺加纤维，纤 维在混合料中以一种三维的分散相存在，犹 如农民盖土坯房时向抹墙的灰泥小掺加草筋 一样，也象各种钢纤维混凝土、土工格栅、 土工布等等加筋材料一样，可以起到加筋作 用。
70年代初，欧洲经历了两个罕见的炎热的夏
季，发现许多密级配沥青混凝土路面出现了严 重的车辙变形，唯有铺筑SMA的路面几乎没有 车辙变形。从此在欧洲很多国家．开始将SMA
用于承受重交通荷载及高轮胎压力的道路和机 场道面。Leabharlann 二、SMA的组成特点和形成机理
1、SMA的组成特点 目前通用的沥青混合料按照各种成分的
SMA级配与AC、AM级配的比较
类型 通过下列筛孔（mm）百分率（%）
19 16 13.2
AC16 100 90~100 76~92 AM16 100 90~100 60~85 SMA1 100 90~100 65~85 6
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6
60~80 34~62 20~48 13~36 9~26