沥青玛蹄脂碎石混合料路面

沥青玛蹄脂碎石混合 料路面(SMA)
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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。
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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)。
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
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通 过 百 分 率
筛孔尺寸（ ）
SMA-13与AC-13级配曲线比较
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（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%。
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。
密级配沥青混凝土与SMA剖面图 比较
AC，
SMA
11
12
SMA
13
(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；
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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。
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。
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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）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。
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制造沥青玛蹄脂碎石混合料时必须采用纤维 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。
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。
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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。
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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。
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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
(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。
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(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
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(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。