新鄉(xiāng)SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)
一、概述
瀝青瑪碲脂碎石（stone mastic asphalt簡(jiǎn)稱sma）路面具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，良好的低溫抗裂性，使用的耐久性以及明顯的抗滑性和一定的降噪聲的效果。國(guó)外已普遍使用，國(guó)內(nèi)也得到了推廣應(yīng)用。但是，必須要保證SMA路面的工程質(zhì)量才能體現(xiàn)SMA路面的優(yōu)越性，保證質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵在于SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。
二、材料
1、粗集料——新鄉(xiāng)SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)
SMA混合料是依靠粗集料石、石接觸和緊密嵌接而形成骨架結(jié)構(gòu)，為防止碎石顆粒在車(chē)輛荷載的擠壓過(guò)程中發(fā)生破碎，對(duì)粗集料的質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，也可說(shuō)粗集料是SMA質(zhì)量控制的關(guān)鍵，一般要求使高質(zhì)量的軋制粗集料，其巖石應(yīng)堅(jiān)韌，具有較高的強(qiáng)度和剛度，而不能使用質(zhì)地較軟的石灰石。
SMA混合料的性質(zhì)對(duì)集料4.75mm通過(guò)率十分敏感，要求針片狀顆粒（1：3）含量不超過(guò)20%。
根據(jù)SMA材料的特性，在有條件的地方目前基本上采用玄武巖、輝綠巖等硬質(zhì)的堿性石料。
2、細(xì)集料
在SMA混合料中細(xì)集料（指小于4.75mm顆粒）的質(zhì)量?jī)H為10%-20%，但同樣要求石質(zhì)堅(jiān)硬、富有棱角，并有一定的表面紋理，軟質(zhì)含量少，塑性低，粘土含量不超過(guò)1%。細(xì)集料宜用機(jī)制砂，也稱人工砂。天然砂由于顆粒接近于圓形，磨阻力小，故不宜多用。
3、礦粉
礦粉在SMA混合料中是重要的組成部分，它與瀝青混和形成瑪蹄脂，從而影響SMA的性能。礦粉為混合料產(chǎn)生“加勁”效應(yīng)。按照我國(guó)目前瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)的石灰石礦粉可用于SMA混合料，上海使用的石灰石磨細(xì)礦粉。
4、瀝青材料——新鄉(xiāng)SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)
SMA所使用的瀝青要求有良好的粘結(jié)性和溫度穩(wěn)定性，一般應(yīng)采用重交通道路瀝青，其指標(biāo)符合規(guī)范要求。我國(guó)采用的標(biāo)號(hào)應(yīng)根據(jù)道路所在地區(qū)氣候來(lái)確定，但一般宜采用較好的瀝青，如南方地區(qū)可采用50號(hào)瀝青，長(zhǎng)江、黃河流域采用70號(hào)瀝青，東北地區(qū)采用90號(hào)瀝青。
雖然改性瀝青種類(lèi)很多，但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)是SBS改性瀝青應(yīng)用日趨廣泛，這是因?yàn)镾BS改性瀝青性能確實(shí)比PE等改性瀝青優(yōu)越，而且它的適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)論在南方還是在北方都能有效地改善熱穩(wěn)定性和低溫性抗裂性。
5、纖維
為了防止瀝青滴漏，絕大部分SMA中都使用纖維，雖然也有的SMA項(xiàng)目使用改性劑來(lái)增加瀝青粘度以防止滴漏?，F(xiàn)在大多數(shù)情況是，既使用改性瀝青，也同時(shí)使用纖維材料。
三、瑪蹄脂的組成與技術(shù)要求——新鄉(xiāng)SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)
SMA的結(jié)構(gòu)可分成兩個(gè)部分：其一，是由粗集料構(gòu)成的空間骨架結(jié)構(gòu)；其二，電瀝青、礦粉及纖維等材料所組成的瑪蹄脂，瑪蹄脂填充在SMA混合料骨架空隙中，形成密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)。這是SMA混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料在結(jié)構(gòu)組成上的主要區(qū)別。
對(duì)于瑪蹄脂的組成，有人將細(xì)集料（0.075-2.36mm）、礦粉、瀝青和纖維組成的混合料作為瑪蹄脂，而將無(wú)細(xì)集料的瑪蹄脂稱為細(xì)瑪蹄脂。美國(guó)e ray beown等人對(duì)細(xì)瑪蹄脂和粗瑪蹄脂的性能，采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀（dsh）及直接拉伸試驗(yàn)（dtt）等方法作了試驗(yàn)，結(jié)果表明二者的性能相關(guān)性非常好。很明顯，細(xì)瑪蹄脂的性能可代表粗瑪蹄脂性能。
1、瑪蹄脂的配合比
（1）礦粉用量：SMA礦粉的用量大多控制在8%-12%范圍內(nèi)。我國(guó)在SMA-16級(jí)用為5.5%-7.5%、SMA-13級(jí)時(shí)相應(yīng)降低。高的瀝青用量是SMA混合料組成設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
（2）纖維用量
SMA中纖維摻量以纖維占混合料重量之比表示。目前實(shí)際應(yīng)用中，木質(zhì)素纖維等有機(jī)纖維的摻量一般為0.3%-0.4%，玻璃纖維等無(wú)機(jī)纖維摻量一般為0.4%~0.6%。纖維摻量過(guò)少會(huì)使混合料中瀝青增多，易發(fā)生滴漏，形成油斑。同時(shí)還會(huì)造成瑪蹄脂有效數(shù)量不足，空隙率增大，降低路面的耐久性能。纖維摻量過(guò)多時(shí)，會(huì)使分散困難，影響生產(chǎn)率，而且如有結(jié)團(tuán)，還會(huì)使混合料粘聚力下降，影響路用性能。此外，纖維較多時(shí)，混合料中自由瀝青過(guò)少，使瑪蹄脂過(guò)于粘稠。低溫性增大，降低混合料抵抗低溫開(kāi)裂能力。
四、SMA混合料級(jí)配——新鄉(xiāng)SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)
1、SMA混合料的粒徑
瀝青混合料的粒徑是指這種集料的公稱粒徑，如SMA-16的公稱粒徑為16mm，實(shí)際上整個(gè)混合料中還有比16mm大一級(jí)的集料，即19mm。一般來(lái)說(shuō)，公稱粒徑以上大一級(jí)的粒料還可能有90%-10%，所以在集料級(jí)配中公稱尺寸的通過(guò)率一般為50%—。
SMA混合料的公稱粒徑與路面的層次和厚度有關(guān)，也與鋪設(shè)的地區(qū)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，如果瀝青混合料的粒徑大一些，熱穩(wěn)定性就比較好。顯然，根據(jù)我國(guó)大部分地區(qū)的氣候條件，采用過(guò)小粒徑的SMA是不可取的。以上海為例，上海七八月份的平均氣溫達(dá)到26-27℃，由于溫室效應(yīng)，近幾年的氣溫又有所上升，夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，瀝青路面容易出現(xiàn)泛油，SMA的粒徑則可放大至19mm或25mm。根據(jù)使用場(chǎng)合和交通組成的不同，可以選擇不同的類(lèi)型的SMA。
2、集料級(jí)配
SMA混合料的集料級(jí)配，與普通瀝青混合料有根本的區(qū)別。