SMA配合比
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计SMA路面特点沥青玛蹄脂碎石(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组成一体的沥青混合料，其混合料具有以下特点：1)粗集料多在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，粗集料颗料之间有良好的嵌挤作用。
沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降时，这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 4.75mm通过率38~68 34~62 20~34 20~322)矿粉和沥青用量高，采用纤维稳定剂SMA使用矿粉高达8%～12%，沥青用量高达5.7%～6.5%，比一般AC-13/AC-16高1%左右。
同时要使用纤维作稳定剂，由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充集料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能，低温抗裂性能得到大大提高。
2)AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm通过率4~8 4~8 8~12 8~123) 空隙率小SMA混合料的内部空隙率很小(3%～4%)，混合料渗水很少或几乎不渗水，混合料内部的水属毛细水形态，不易成为大的动力水，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较多改善。
同时由于密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
3) 路面表面粗糙，构造深度大SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料;另一方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成一、SMA混合料的性质对集料4.75mm通过率十分敏感，要求针片状颗粒（1：3）含量不超过20%。
根据SMA材料的特性，在有条件的地方最好目前基本上采用玄武岩、辉绿岩等硬质的碱性石料。
SMA-13配合比设计
VCAmix
SMA混合料设计步骤
①SMA材料选择； ②确定具有良好嵌挤的矿料级配； ③确认所选级配的最小VMA及最小沥青用量； ④确定最佳沥青用量，确认混合料的空隙率； ⑤评价SMA的性能；
SMA混合料配合比设计过程问题与调整方案
SMA混合料设计过程中，往往会出现某些指标不能满足要求的情况，就需要对原设计进 行必要的调整，重新进行试验和设计。下表是就SMA混合料设计中出现的问题提出的调 整方法。
针入度25℃
延度5℃≮ 软化点≮
0.1mm
cm ℃
>100
50 45
80-100
40 50
60-80
30 55
40-60
20 60
56
55.4 76.9
密度
弹性恢复≮
-% 55
实测记录
60 RTFOT 65 75
1.020
76
质量变化≯ 针入度比25℃≮ 延度5℃≮
% % cm 50 30 55 25
在沥青混合料的矿粉必 须采用石灰岩或岩浆岩 中的强基性岩石等憎水 性石料经磨细得到的矿 粉，原石料中的泥土杂 质应除净。矿粉应干 燥、洁净。
矿粉产地：崇州怀远 指标 表观 密度 含水量 外观 亲水 系数 加热 安定性 塑性 指数 单位 t/m2 % ---% 技术 要求 ≮ ≯ 无团粒 结块 <1 实测 记录 <4 实测值 2.667 0.2 无团粒 结块 0.7 无明显 颜色变化
沥青玛蹄脂碎石混合料组成
Asphalt bitumen
SMA的组成特点
1 、SMA是一种间断级配的沥青混合料。
2、粗集料多，细集料少，矿粉用量多，同时使用纤维作为稳定剂。
3、沥青结合料用量多，粘结性要求高，希望针入度小，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。
SMA13配合比设计简述
2h@ 25 oC
16 hours @ -18 oC
24h@ 60 oC
TSR RT 2 100 RT 1
设组配计合合比设计
目的配合比检验
• 渗水试验
• 采用轮碾法成型旳车辙板试件，路面渗水仪 • 良好旳SMA构造在碾压成型后应该不渗水或者透水很慢 • 渗水系数要求不不小于80ml/min
• 掺加纤维素，木素纤维0.3%，矿物纤维0.4%。
组配合合比设计
测定和计算
• 测定矿料旳毛体积相对密度和表观相对密度
• 初试级配旳合成毛体积相对密度γsb
sb
P1
P2
100 P3
... Pn
1 2 3
n
• 初试级配旳合成表观相对密度γsa
sa
P1
' 1
P2
' 2
100
P3
' 3
...
Pn
空隙率VV 矿料间隙率VMA 粗集料骨架间隙率VCAmix 沥青饱和度VFA
稳定度 流值
单位 － ％ ％ ％ ％
kN mm
技术要求 两面各击75次
3~4.5 ≥17.0 ≤VCADRC 75~85 ≥8.0 2~5
注：对重交通路段或炎热地域，空隙率可放宽到4.5%，VMA可放宽到16.5%。
设组配计合合比设计
宽到4.5%。
设组配计合合比设计
配合比设计原则
• 矿料间隙率VMA
• 代表混合料中用以填充沥青玛蹄脂旳空隙 • 与4.75mm经过率亲密有关。伴随4.75mm经过率即细集料旳增长，矿料
间隙率将逐渐趋于常数；只有当4.75mm经过率不大于30%，VMA才开始 增长，粗集料旳嵌挤作用才干得到发挥，石石嵌挤构造才干形成。 • 对于重交通路段或者炎热地域，能够将VMA旳最小值放宽到16.5%。
浅谈SMA沥青混合料目标配合比设计方法
浅谈SMA沥青混合料目标配合比设计方法本文针对SMA沥青混合料目标配合比设计这一试验检测技术，从SMA沥青混合料定义、组成原理及特点；沥青路面的使用性能；SMA沥青混合料目标配合比设计要点；SMA沥青混合料目标配合比设计步骤；共四个方面对其进行阐述。
标签：SMA；目标配合比；设计方法1 概述路面结构是高速公路的重要主成部分，其工程造价也占据公路工程总造价的大部分。
一般高速公路路面结构层占公路工程总造价的37%左右，其中沥青路面结构层又占据路面结构层总造价的86%左右，而沥青路面上面层又占沥青路面结构总造价的20%左右。
由此可见，铺筑一条既能满足交通量日益增长、车辆不断大型化、重载超载车不断的性能优良的沥青路面，是极其重要的。
这就给路面沥青混合料目标配合比设计及施工工艺提出了更高的要求，突出了解决此类问题的重要性。
2 SMA沥青混合料定义、组成原理及特点2.1 SMA定义沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，简称SMA）是由高含量粗集料、高含量矿粉、纤维稳定剂、较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。
高含量的粗骨料在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌锁构成的骨架直接承受了荷载作用，这种骨架对温度敏感性小。
含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物――玛蹄脂，使得混合料的整体力学性质提高。
这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向约束，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形。
2.2 SMA组成原理沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的混合料。
其组成特征主要包括两个方面：①含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性（抗变形能力强）的结构骨架；②细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。
SMA的结构组成可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。
SMA配合比解析
第四章SMA配合比设计SMA配合比设计我国对SMA的研究起步较晚，经验也不算丰富。
在参考国外的方法，和我国自己设计的一些著名的工程经验，其配合比设计流程如下图：图４－１配合比设计流程图4.1 SMA混合料设计要求4.1.1集料最大粒径与层厚集料最大粒径（Maximum size of aggregate）指集料的100%都要求通过的最小的标准筛孔尺寸。
集料的公称最大粒径(Normal maximum size of aggregate)指集料可能全部通过或允许有少量不通过（一般容许筛余不超过10%）的最小标准筛孔尺寸。
通常比集料最大粒径小一个粒径。
影响公称最大粒径的选择的最主要因素是粒径和压实厚度的匹配。
铺筑SMA的压实厚度不得小于集料公称最大粒径的2.5倍。
公称最大粒径是16mm，即是SMA-16。
因此，根据规范要求的适用的厚度是30～40mm之间。
在实验时我们选择30mm。
4.1.2空隙率空隙率是设计中最重要的设计指标。
空隙率低于3%的SMA路面出现永久变形的概率要高些。
根据规范的要求空隙率在3%～4 %,选择3%。
表4-1 设计要求指标4.2 矿料级配设计对任何一种混合料，矿料级配都是最重要的因素。
如下表是我国规范给出的不同粒径的SMA 矿料级配建议范围：表4-2 我国规范的SMA矿料级配建议范围初试矿料级配的配合比设计步骤：（1）以4.75mm(公称最大粒径≤9.5mm时，为2.36mm)通过率为关键性筛孔，选用中值及中值±4%，还包括一个S型级配曲线，共4个档次。
级配乙是中值，级配丁是S型曲线，甲、乙、丙、丁四个级配4.75mm的筛孔通过率分别为30%、26%、22%、28%。
表4-3 选择的几组初试级配第四章SMA配合比设计注：P i：过Array百分率，%；A i：累计筛余百分率，%；a i：分计筛余百分率，%。
各个矿料级配和上下限的级配曲线如下：（2）根据试验规程《公路工程集料试验规程》测得各个筛孔的毛体积相对密度和表观相对密度，原始数据如表4-4。
SMA沥青混合料目标配合比
主要仪器及编号
样品描述
检测依据 施工用途
试验日期 试样来源 送样
（3）其他性能指标检测结果 级配 粗 中 细 检测结论：
备注： 1、本报告发出一式一份。凡自行涂改、增删及复印者一律无效，本中心不承担由此引发的任何责任。 2、凡经本中心同意复印的复印件，应由本中心加盖试验报告专用章确认，否则无效。 3、对检验结果有异议者，应于报告发出之日起，十五日内提请复验，过期则不受理，遗失不查不补。 4、凡属委托性试验，本中心试验结果只对来样负责。 5、本报告不得用于商业广告，否则本中心保留依法追究责任的权利。 地址： 邮编： 电话：
稳定度（KN) 8.49 8.62 8.67
流值（0.1mm201 0.109 0.099
飞散损失（%） 7.1 5.0 3.5
备注
根据设计要求技术性能指标取用中级配作为配合比合成级配
试验：
审核：
签发：
日期：
年
月
日
SMA沥青混合料目标配合比设计报告
试验单位: 工程名称 委托单位 施工单位 全自动沥青拌和机A-007、马歇尔试验仪 LWD-3型 A-022、车辙试验机A-003、004、 标准筛、电子天平、烘箱C-017、D-002、 A-010 JTGF40-2004、JTG E20-2011、JTG E422005及设计文件、SHC F40-01-2002 SMA-13沥青路面 初试级配混合料性能检测 根据矿料的密度，选用初试级配的用油量为6%，并按设计文件要求，掺加4‰颗粒木质纤维稳定剂。 （1）级配性能指标检测结果 级配 粗 中 细 玄武岩碎石 9.5-16mm 42 38 33 玄武岩碎石 4.75-9.5mm 36 38 41 玄武岩石屑 2.36-4.75mm 0 0 0 （2）体积性能指标检测结果 级配 粗 中 细 Y se 2.892 2.888 2.884 Y s 1.672 1.681 1.688 Y t 2.595 2.592 2.589 Y f 2.487 2.490 2.494 VCAdrc VCAmin 42.01 41.70 41.43 38.89 40.51 42.19 VV 4.2 3.9 3.7 VMA 17.8 17.6 17.4 VFA 76.6 77.6 78.9 备注 VCAdrc＞VCAmin VCAdrc＞VCAmin VCAdrc＜VCAmin 石灰岩石屑 0-2.36mm 10 12 14 矿粉 12 12 12 沥青用量 （%) 5.90 5.90 5.90 石油比 6.27 6.27 6.27 报告编号： 委托单编号 样品编号 样品名称 WT-2015-09-020 YP-2015-09-QPB-020 玄武岩碎石、石灰岩石屑、 矿粉、SBS改性沥青 符合要求
SMA配合比设计几点体会
SMA配合比设计的几点体会国道206线高速公路工程烟黄段是山东省2003年高速公路突破3000公里的关键工程为进一步提高沥青混凝土路面的高温抗车辙性能、水稳定性、耐疲劳性能、抗滑性能等使用功能，根据实地调查研究，它采用了近年来发展起来的一种新型结构sma(沥青玛蹄脂碎石混合料),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,其特点就是“三多一少”,即沥青多，粗集料多，矿粉多，细集料少。
为了能设计一种较为合理的沥青混合料，在对施工单位的原材料、设计过程、试验指标以及试铺效果等各环节进行了监控，取得了良好的效果。
1.原材料的确定1.1 mac改性沥青：本工程所采用的改性沥青是由山东华瑞道路材料技术有限公司生产mac改性沥青，该沥青是一种化学改性沥青，呈凝胶状，它在基质沥青内部形成一个格架结构，从而改善了沥青的弹性性能，较之基质沥青粘度明显增大，软化点升高，感温性能减少，抗老化能力增强。
经委托山东省交通科研所检验，各项指标均能满足规范要求。
如表1：表1mac改性沥青主要指标1.2粗集料:经过对附近料源的考察,本着质量第一、就地取材的原则，粗集料采用栖霞小方山石料厂的10~15mm、5~10mm玄武岩，它质地坚硬，表面粗糙，棱角性好，针片状含量9.9%，压碎值7.7%，磨光值55bpn，与沥青粘附性达到4级。
1.3细集料：本工程细集料采用玄武岩机制砂，它具有一定的粗细级配，但本地产机制砂含有较多的石粉。
1.4填料：填料采用磨细的石灰石矿粉。
为提高沥青混合料的抗水损害能力，使用了生石灰粉部分替代矿粉。
但生石灰粉的用量不得超过矿粉总量的30%，并不得超过矿料总量的2%。
在sma中，矿粉的用量较普通沥青混凝土要多一倍左右。
所以，控制好矿粉的质量至关重要。
1.5纤维稳定剂：配制sma，必须采用纤维稳定剂，它具有加筋、分散、吸附及吸收沥青、稳定、增粘等多种功能。
本工程采用瀚元科技发展有限公司生产的木质纤维，其各项试验指标经委托交通部公路科学研究所检验合格，如表2表2 木质纤维质量检验结果2.目标配合比设计本阶段要解决两方面的问题，一是确定矿料的级配，二是确定最佳沥青用量。
SMA混合料目标配合比设计
SMA混合料目标配合比设计一、SMA矿质混合料设计SMA矿质混合料配合比设计按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F402004）推荐的矿质混合料标准级配范围，确定级配范围。
按规格参照。
二、选择设计沥青用量一般来讲，SMA的沥青用量比沥青混凝土的沥青用量约大1%或更大，沥青含量不足会直接影响路面耐久性，但过多的沥青也会使路面产生泛油或车辙等病害，所以SMA希望沥青用量有一个最低限值。
SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求见下表4-15.混合料设计级配一经选定，即需要增加或减少沥青含量来获得混合料的设计空隙率，根据设计级配用初试沥青含量试验的空隙率情况，以0.2%~0.4%为间隔，调整3个以上不同的沥青含量，拌制混合料，制作马歇尔试件，每一组的试件不得少于4个，另有两个用作真空法实测理论最大相对密度的试件。
若初试沥青含量的空隙率及各项体积指标恰好符合设计要求时，可直接作为最佳沥青含量。
符合规范要求。
进行马歇尔稳定度试验，得出每一种沥青含量时混合料的马歇尔特性，包括VV、VMA、VFA、VCAmix以及马歇尔稳定度和流值，是否符合表4-15要求。
绘制以上各项体积指标与沥青含量的关系曲线，根据希望的设计空隙率，确定最佳沥青含量。
三、目标配合比设计检验①析漏性能检验。
SMA混合料应进行谢伦堡沥青析漏试验，析漏损失不得超过规范规定的容许值。
②动稳定度检验。
SMA混合料必须进行车辙试验，对混合料的高温抗车辙能力进行验证，并满足规范要求。
③水稳定性能检验。
SMA混合料必须进行水稳定性试验，并满足规范要求。
（2）生产配合比设计和试拌试铺验证。
对SMA混合料的生产配合比设计和试拌试铺验证，与普通的热拌沥青混合料没有什么区别，可参照通用的办法进行，SMA混合料应根据目标配合比设计的结果，按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF402004）规定的方法进行生产配合比设计和试拌试铺检验。
SMA13目标配合比说明
SMA-13目标配合比设计书1 设计依据：1、JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》2、JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》3﹑JTG F40-2004《公路工程沥青路面施工技术规范》4、图纸设计要求2 原材料本次目标配合比设计木质素纤维掺量为沥青混合料质量的0.3%。
本次目标配合比设计沥青抗剥落剂掺量为沥青质量的0.4%。
各种集料、矿粉、木质素纤维及沥青的密度试验结果见表2-1和表2-2、各种矿料及矿粉的筛分结果见表2-3。
表2-1 集料密度试验结果*注：纤维密度由厂家提供。
表2-3 各种矿料和矿粉的筛分结果3 设计沥青混合料配合比本次沥青混合料配合比设计为SMA-13型。
3.1 混合料级配SMA-13混合料级配范围见表3-1。
表3-1 SMA-13混合料级配范围3.2 矿料配合比计算先确定SMA-13的三种级配（级配A、级配B和级配C），4.75mm筛孔通过率分别为22.9％、26.7％、31.3％，三种级配组成见表3-2。
分别测定三种级配的VCA DRC，初试油石比按6.1%双面各击实75次制作试件，测定VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix小于VCA DRC和VMA不小于17%等条件的基础上确定级配，测试结果见表3-3和表3-4。
表3-2 三种级配的设计组成结果图3-1 SMA-13设计级配曲线测试结果*①注最大理论密度计算过程见附件1、2、3由表3-3和表3-4可知，级配B体积指标满足要求，而级配A和级配C 体积指标均不满足要求。
因此本次设计选择级配B为设计级配。
3.3马歇尔稳定度试验按级配B称取矿料，采用3种油石比，双面各击实75次成型马歇尔试件，然后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验，试验结果列于表3-5。
表3-5 沥青混合料马歇尔试验结果*①注最大理论密度计算过程见附件1、2、33.4 设计油石比的确定根据SMA路面设计要求，空隙率应控制在3-4.5%。
SMA目标配合比设计
SMA基本特点：“三多一少”
与普通的沥青路面结构相比，SMA有着显著的 优越性。SMA的优越性主要表现在以下方面： （1）高温稳定性较好 （2）低温抗裂性较好 （3）耐久性较好 （4）行车安全性较好 （5）防噪音 （6）使用寿命长、养护费用低。
二、SMA目标配合比设计
目前的SMA设计主要有两种方法：
选择材料、取样
材料试验
确定试验温度
在工程设计级配范围内设计供优 选用的1~3组不同的矿料级配
对选择的设计级配，初选5组沥青用量，拌合混合料，分别制作马歇尔试件 测定试件的毛体积密度 确定理论最大密度
普通沥青 用真空法 改性沥青 用计算法
计算VV、VMA、VFA等体积指标 进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较
一种是采用击实的马歇尔试验设计方法 一种是采用旋转压实机的设计方法 这二种设计方法都是体积设计法
由于马歇尔法已广泛应用，且设备简单，
因此现阶段仍然使用。 旋转压实法能够较好的模拟路面施工的 压实状况，试件大，离散性小，而且比 马歇尔击实法减小了对石料的压碎程度， 因此有更广阔的应用前景。
马歇尔方法目标配合比设计流程 如下图所示
浸水残留稳定度
冻融劈裂试验
冻融劈裂抗拉强度比
高温稳定性检验 车辙试验
动稳定度
低温稳定性 低温小梁试验
破坏应变
谢伦堡析漏试验（烧杯法） 肯塔堡飞散试验
两个试验往往同时进行，前者确定沥青用量上 限，后者确定下限。
结论：
通过混合料级配调试和相关验证试验， 表明所设计的SMA沥青混合料的抗水损 害性能、高温稳定性能和低温抗裂性能 均满足技术要求，可作为SMA生产配合 比调试的依据。
SMA混合料配合比设计总结讲解
SMA混合料配合比设计总结刘积军山东省路桥集团有限公司第四分公司摘要：SMA是近年来使用较多的性能优越的沥青混合料，但其施工工艺要求较高，其配合比设计标准及方法也与普通的热拌沥青混合料有较大不同。
本文结合工程实例，介绍其配合比设计标准及方法。
关键词：沥青玛蹄脂碎石(SMA)；配合比设计；1 工程概况菏关高速公路位于山东省菏泽市，是日照至南洋高速公路的一部分，南北走向的重要交通干道之一。
路线全长60多公里，主线路面结构采用30cm石灰、粉煤灰土底基层+14cm水泥稳定碎石下基层+14cm柔性基层（大粒径沥青碎石混合料LSM-30）+8cmAC-25 C粗粒式+6cmAC-20C 中粒式+4cmSMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料结构，桥面铺装采用6cmAC-20C+4cmSMA-13结构。
2 SMA混合料性能及组成特点2．1 SMA混合料性能沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种由优质沥青、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粗集料骨架间隙组成的一体混合料，它的最基本组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分，与我国现行规范规定的沥青混合料，如密级配沥青混合料(AC 型)，)，密级配沥青碎石混合料（ATB），半开级配沥青碎石混合料(AM)，开级配沥青碎石混合料（ATPB），开级配排水式磨耗层沥青混合料(OGFC)相比，都表现出其优越性，SMA具有AC的空隙率小，水稳定性及耐久性好，AM、ATB的集料嵌挤作用好，高温抗车辙能力强，OGFC的抗滑性能好等各种特点，同时又克服了AC的高温稳定性能不足，AM及ATB的不耐抗裂、抗老化、抗水损害性能差的缺点，因而是一种比较理想的混合料结构。
2．2 SMA结构特点2.2.1矿料是间断级配，粗集料占到70％以上，粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用，沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
SMA配合比设计
1. SMA13目标配合比设计1.1 原材料性质分析1.1.1 SBS 改性沥青按设计要求，选用I-D 级 SBS 改性沥青，其技术性质见表 1-1 。
表1-1 改性沥青主要技术性质1.1.2 矿料SMA-13 配合比设计试验用粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩，产地为驻马店；矿粉为石灰岩磨制矿粉。
依据沥青面层粗集料,细集料和矿粉的技术要求，分别对此三种矿料进行了试验分析。
1.1.2.1粗集料粗集料采用10mm～15mm，5mm～10mm玄武岩，试验项目及试验结果见表1-2。
试验结果表明，以上各种粗集料均符合JTJ032-94中的有关的技术要求。
1.1.2.2 细集料细集料为石屑，试验结果见表1-3。
试验结果表明，细集料性质符合JTJ032-94中的有关技术要求。
表1-2 粗集料主要技术性质表1-3 细集料主要技术性质1.1.2.3 矿粉石灰岩矿粉的试验结果见表1-4。
试验结果表明，矿粉的性质符合JTJ032-94中关于高速公路或一级公路沥青面层矿粉的技术要求。
表1-4 矿粉主要技术性质1.1.3 纤维纤维采用的是絮状木质素纤维。
见表1-5。
表1-5 纤维的主要技术性质1.2 SMA13目标配合比设计1.2.1 确定初试级配及粗集料间隙率依据JTG F40-2004关于SMA-13型沥青混合料的矿料级配范围要求和各规格矿料筛分结果，通过计算机试算确定矿料配合比为10～15mm：5～10mm：0～5mm：矿粉=40.0：35.0：15.0：10.0。
纤维参量按0.3%，矿料筛分结果及配合比计算结果见表1-6，矿料级配曲线见图1：表1-6 矿料筛分结果及配合比计算结果图1-1 目标配合比设计矿料级配曲线级配的合成级配及粗集料间隙率VCADRC测试结果见表1-7。
表1-7 目标配合比设计矿料级配及级配试验结果1.2.2 确定油石比根据《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004采用马歇尔方法设计（试件双面击实50次），纤维参量0.3%，油石比用量分别选用5.1%，5.4%，5.7%，6.0%，6.3%。
SMA-13监理 目标配合比
沥青上面层SMA-13目标配合比验证结果
1、马歇尔试验体积指标
根据目标配合比的级配设计结果，进行了最佳油石比（6.20%）的马歇尔体积性能指标的测试。
油石比采用6.20%，击实温度采用160℃进行马歇尔试件成型，试验结果见表1-1。
表1-1 最佳油石比下SMA-13马歇尔体积指标
*注：对重交通路段或炎热地区，VMA可放宽到16.5%
2、性能验证试验
为了检验SMA13沥青混合料的水稳定性，按照有关规范进行了浸水马歇尔试验，结果汇总于表2-1。
表2-1 浸水马歇尔试验结果
3、目标配合比验证结论
验证结果表明，在最佳油石比下各项试验指标均满足设计要求，验证结果见表3-1。
表3-1 各集料、矿粉比例及设计沥青用量
4、材料厂家
沥青供货单位：南通通沙SBS改性沥青
集料供货单位：南京金石磊矿产玄武岩
矿粉厂家：南京山宝云石物料有限公司
木质纤维：南京路佳
抗剥落剂：江苏文昌电子化工有限公司
江六高速公路JL-JL-5总监办试验室
2012.3.22。
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SMA配合比设计我国对SMA的研究起步较晚，经验也不算丰富。
在参考国外的方法，和我国自己设计的一些著名的工程经验，其配合比设计流程如下图：图４－１配合比设计流程图4.1 SMA混合料设计要求4.1.1集料最大粒径与层厚集料最大粒径（Maximum size of aggregate）指集料的100%都要求通过的最小的标准筛孔尺寸。
集料的公称最大粒径(Normal maximum size of aggregate)指集料可能全部通过或允许有少量不通过（一般容许筛余不超过10%）的最小标准筛孔尺寸。
通常比集料最大粒径小一个粒径。
影响公称最大粒径的选择的最主要因素是粒径和压实厚度的匹配。
铺筑SMA的压实厚度不得小于集料公称最大粒径的2.5倍。
公称最大粒径是16mm，即是SMA-16。
因此，根据规范要求的适用的厚度是30～40mm之间。
在实验时我们选择30mm。
4.1.2空隙率空隙率是设计中最重要的设计指标。
空隙率低于3%的SMA路面出现永久变形的概率要高些。
根据规范的要求空隙率在3%～4 %,选择3%。
表4-1 设计要求指标4.2 矿料级配设计对任何一种混合料，矿料级配都是最重要的因素。
如下表是我国规范给出的不同粒径的SMA矿料级配建议范围：表4-2 我国规范的SMA矿料级配建议范围第四章SMA配合比设计初试矿料级配的配合比设计步骤：（1）以4.75mm(公称最大粒径≤9.5mm时，为2.36mm)通过率为关键性筛孔，选用中值及中值±4%，还包括一个S型级配曲线，共4个档次。
级配乙是中值，级配丁是S 型曲线，甲、乙、丙、丁四个级配4.75mm的筛孔通过率分别为30%、26%、22%、28%。
表4-3 选择的几组初试级配注：P i：过百分率，%；A i：累计筛余百分率，%；a i：分计筛余百分率，%。
各个矿料级配和上下限的级配曲线如下：（2）根据试验规程《公路工程集料试验规程》测得各个筛孔的毛体积相对密度和表观相对密度，原始数据如表4-4。
表4-4 毛体积密度和表观密度测定数据（3）计算集料的有效相对密度ρse（4）计算粗集料的毛体积平均相对密度ρCA（5）测定大于4.75mm的粗集料松方毛体积密度ρS、干捣实空隙率VCA DRC第四章 SMA 配合比设计（6）测定沥青ρa 和纤维稳定剂的密度ρx为了充分发挥SMA 混合料粗集料的石-石结构的嵌挤作用，在压实状态下沥青混合料中粗集料骨架间隙率VCA MIX 必须等于或小于没有其他集料、结合料存在时的粗集料集合体在捣实状态下的间隙率VCA DRC 。
如果做不到这一点，粗集料的嵌挤作用就不能形成。
因此这是一个鉴别粗集料能否实现嵌挤的基本条件。
4.3 SMA 的体积结构参数 4.3.1粗集料骨架间隙率VCA粗集料骨架间隙率是指粗集料实体之外的空间体积占整个试件体积的百分率，用于评价按照嵌挤原则设计的骨架型沥青混合料的体积特征，主要用于SMA 混合料或OGFC 混合料的组成设计。
（1）捣实状态下粗集料骨架间隙率VCA DRC捣实状态下粗集料骨架间隙率是将4.75mm (或2.36mm )以上的干燥粗集料按照规定条件在容量筒中捣实，所形成的粗集料骨架实体以外的空间体积占容量简体积的百分率，按式(4-1)计算。
%100)1(⨯-=casDRC VCA ρρ （4-1） 式中：VCA DRC ——捣实状态下粗集料骨架间隙率，%；s ρ——捣实法测定的粗集料骨架的松方毛体积密度，g/cm 3； ca ρ——粗集料的平均毛体积密度，g/cm 3。
（2）沥青混合料试件的粗集料间隙率VCA mix压实沥青混合料试件内粗集料骨架以外的体积占整个试件体积的百分率，按式(4-2)计算。
对于SMA-16和SMA-13，粗集料通常是指粒径≥4.75mm 的粗集料；对于SMA-10粗集料是指粒径≥2.36mm 的粗集料。
%1001min ⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-=w ca ca b P VCA ρρρ （4-2）式中：VCA mix ——沥青混合料粗集料骨架间隙率，%；P ca ——沥青混合料中粒径≥4.75mm(或2.36mm)的粗集料比例，%；ca ρ——粗集料的平均毛体积密度，g/cm 3；b ρ——沥青混合料实测毛体积密度，g/cm 3；w ρ——水的密度，约为1g/cm 3。
SMA 是按照骨架嵌挤原则设计的，为了充分发挥SMA 中粗集料石-石骨架的嵌挤作用，在压实状态下，沥青混合料中的粗集料间隙率VCA mix 必须满足式(4-3)的要求。
粗集料骨架间隙率VCA DRC 能否大于沥青混合料骨架间隙率VCA mix 是检验粗集料能否形成嵌挤骨架的关键。
当不能满足式(4-3)的条件时，混合料的粗集料骨架实际上是被所填充沥青玛蹄脂撑开了，表明在混合料中或者沥青玛蹄脂过多、或者粗集料骨架间隙过小。
所以，粗集料间隙率VCA mix 实际上控制了SMA 混合料中沥青玛蹄脂的总体积。
VCA mix ≤VCA DRC （4-3 ）式中：VCA mix ——压实状态下沥青混合料中的粗集料间隙率，%；VCA DRC ——捣实状态下粗集料骨架间隙率，%。
4.3.2马歇尔试件的体积参数（1）混合料理论最大相对密度ρtXXa se t P Pa PxPa ρρρρ++++=100100 (4-4)式中：Pa ——沥青混合料的油石比，%；Px ——纤维用量，以矿料质量的百分数计，%； ρse ——矿料的有效相对密度，无纲量；ρa ——沥青的相对密度（25℃/25℃），无纲量；ρx ——纤维稳定剂的密度，g/cm 3，由供货商提供或是由比重瓶法实测得到。
（2）空隙率VVVV=1001⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-t f ρρ (4-5) （3）混合料的矿料间隙率VMAVMA=1001⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-sb s f P ρρ (4-6) （4）混合料有效沥青的饱和度（有效沥青含量占VMA 的体积比例）VFAVFA=100⨯-VMAVVVMA (4-7) 式中：ρf ——测定的试件的毛体积相对密度，无纲量；ρt ——沥青混合料的最大理论相对密度，无纲量；P s ——各种矿料占沥青混合料总质量的百分数之和，即Ps=100-Pb ，%；第四章 SMA 配合比设计ρsb ——矿料的合成毛体积相对密度。
4.4 SMA 混合料配合比设计 4.4.1马歇尔试验规范要求表4-5 SMA 混合料的物理力学性能指标和技术要求注：[1]对于高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，设计空隙率取高限，也可放宽到4.5%；VFA 允许放宽到70%。
4.4.2选择初试级配（1）计算每组级配集料的合成毛体积相对密度ρsb 合成表观相对密度ρsa（2）测定粗集料骨架部分的集料间隙率VAC DRC 、粗集料平均相对密度ρs（3）计算合成矿料的有效相对密度ρseρse =()sb sa C C ρρ⨯-+⨯1C=0.033ω2X -0.2936ωX +0.9339 (4-8)ωx =10011⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛-sa sb ρρ 式中：ρse ——矿料的有效相对密度；C ——合成矿料的沥青吸收系数，可以按矿料的合成吸水率求出； ωx ——合成矿料的吸水率，%； ρsb ——矿料合成毛体积相对密度，无纲量；ρsa ——矿料合成表观相对密度，无纲量。
（4）将四个级配的选择一个经验的油石比作成马歇尔试件各四个进行马歇尔试验，通过马歇尔体积参数、稳定度和流值来选择最佳设计级配。
表4-6表是各个级配的马歇尔体积参数实测数据。
表4-6 SMA 混合料马歇尔试验数据从4组初试级配的试验结果中选择设计级配时必须符合VCA MIX ＜VCA DRC 及VMA ＞17%（有些情况可以使其降低到16.5%）这两个最主要的要求，当有一组以上级配同时符合要求时，以粗集料骨架分界集料通过率较大且VMA 较大的级配为设计级配，从而得出满足的一组级配是：丙组。
4.4.3 确定最佳沥青用量按确定的最佳级配-级配丙，再根据经验和查资料选择一个恰当的油石比，由于在初试级配是使用6.0%的油石比，但是在试验过程中发现VV 偏大，因此有必要调整初试油石比为5.8%。
改变沥青含量分别按0.2％～0.4％变化的幅度来选择油石比6.2%、5.8%、5.4%。
按照这三个油石比做12个马歇尔试件，9个用来测稳定度和流值，其他三个用来测理论最大相对密度，由此可以根据空隙率要求确定最佳沥青用量马歇尔试验的结果必须符合SMA 混合料的实际技术要求。
表4-7 不同油石比SMA 混合料马歇尔试验数据第四章SMA配合比设计马歇尔试验结果曲线如下图所示：图４－３马歇尔实验结果曲根据试验结果，由期望的设计空隙率3%，可以确定OAC=5.7%作为最佳油石比。
此油石比也满足规范的要求。
4.5 SMA配合比设计检验SMA目标配合比设计完成后，进行设计的检验，其技术标准如下表：表4-8 配合比设计检验技术要求4.5.1高温稳定性检验即车辙试验。
SMA用于路面的表面层，直接与荷载接触，又暴露在大气中，所以是最重要的层次。
所以车辙试验必须进行的验证，是非常重要的。
它不仅要求有良好的高温稳定性，低温抗裂性，还要求有良好的抗滑性能，以满足道路路面各种使用性能的需求。
车辙实验对使用改性沥青结合料的SMA混合料，建议动稳定度达到3000次/m m～6000次/mm:对于不使用改性沥青结合料的SMA混合料，要求动稳定度达到1500次/mm～6000次/mm。
另外，对于沥青混合料，动稳定度也不是越大越好，一般认为，大于6000次/mm 的混合料有可能发脆。
所以有时也对上限做了限制。
但这也是对配合比设计用的新拌混合料而言的，如果是在现场取样，动稳定度要大得多，则完全有可能超过6000次/mm。
所以是不适用的。
表4-9 SMA混合料车辙实验数据4.5.2水稳定性检验评价的试验方法进行浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验（1）浸水马歇尔试验是将马歇尔试件放在60℃水中浸泡48小时后进行马歇尔实验，和在60℃的水中浸泡0.5小时的马歇尔试验值进行比较，则可以得出残留稳定度。
试验数据见表4－10。
表4-10 SMA混合料浸水马歇尔实验数据第四章SMA配合比设计（2）冻融劈裂试验试件在脱摸后在室温下养生96h，才能进行试验。
试件分成不冻融及冻融的两组，冻融试件需先进行真空饱水，用0.09MPa气压下的真空抽吸5min～15min，测定饱水率在55%～80%范围内，负压吸水10mL封住，试件在-18℃±2℃下冰冻16h以上，取出后在60℃水中浸泡24h，随之在25℃水中与不经过冻融组的一起浸泡2h后，进行劈裂试验。
表4-11 SMA混合料冻融劈裂实验数据4.5.3谢伦堡析漏试验按规范规定的谢伦堡析漏试验方法进行试验，试验温度185℃（相当于拌和站出料温度）。