SMA-13配合比设计步骤

武效玲

山西施宇公路工程质量检测有限公司 山西大同 037000

1 SMA的定义和特性

SMA是沥青马蹄脂碎石混合料的简称。它是一种以沥青、较多矿粉、少量的纤维稳定剂组成的胶泥结合料，填充并裹覆矿质混合料表面和骨架空隙中，之后形成骨架-密实型沥青混合料。其特性为“三多一少”。三多是指沥青用量多、矿粉用量多、以及4.75mm以上的粗集料用量多；一少是指4.75mm以下的细集料用量少。SMA构成特性与其密级配沥青混合料相比具有良好的耐久性、抗高温稳定性、抗低温开裂性，增加了表面粗糙度，沥青面层的抗滑性能有很大的提高。

2 SMA-13配合比设计步骤

2.1 原材料的选取

（1）沥青为了提高SMA的高温稳定性、低温抗裂性，可优先选用SBS改性沥青，因为SBS具有橡胶的弹性和树脂的热塑性。我们采用的是SBS改性沥青（I-C）其试验结果见表1：

（2）粗集料宜选用表面粗造、棱角性好、针片状颗粒少、破碎面多、压碎指标值和磨耗值较小的碎石。我们选用了石灰岩碱性碎石，各种粗集料规格的试验结果见表2：

（3）细集料SMA-13的细集料是指＜2.36mm的颗粒含量，在SMA中只占很小的比例。我们选用了（0-5）mm石屑，其试验结果见表3：

表1 SBS改性沥青（I-C）技术指标

表2 粗集料的技术指标

表3 细集料的技术指标

（4）填料SMA所用的填料必须是石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石磨细的矿粉。我们所用矿粉是采用石灰岩磨细的，其试验结果见表4：

（5）纤维稳定剂SMA中所掺的纤维稳定剂宜选用木质纤维、矿物纤维。我们采用的是木质纤维，其掺量为沥青混合料重量的0.3%，且木质纤维应放在有棚盖的地方。

表4 矿粉的技术指标

3 设计矿料级配的确定

设计初试级配SMA-13沥青混合料中粗集料骨架的分界筛孔是4.75mm，我们根据原材料的筛分结果以4.75mm的通过率为中值、中值±3%设计3种不同的矿料级配，其中矿粉用量保持在10%左右，9.5mm的通过率接近中值，进行初试级配设计。根据各种矿料的筛分结果（见表5）先确定SMA-13的三种级配（级配1、级配2和级配3），4.75mm筛孔通过率分别为30.5%、27.4%、23.9%，三种级配组成（见表6）。分别确定三种级配的VCADRC、合成毛体积相对密度γsb、合成表观相对密度γsa、有效相对密度γse。把每个合成级配中小于粗集料骨架分界筛孔4.75mm的集料筛除，用捣实法测定粗集料骨架的松方毛体积相对密度γs，计算粗集料骨架混合料的平均毛体积相对密度γCA，本次配合比的初试油石比按6.2%双面各击实50次制作试件，确定VCAmix及VMA等指标见表7和表8，满足VCAmix＜VCADRC及VMA大于16.5%的要求确定级配。当有一组以上的级配同时符合要求时，以粗集料骨架分界集料通过率大且VMA较大的级配作为设计级配[1]。

根据SMA-13设计配合比各项技术指标的要求，空隙率应控制在3-4%。本次油石比为6.2%时空隙率为3.8%且其它指标（VMA、VCAmix、稳定度、饱和度等）均符合设计要求，根据实际工程应用经验，选取6.2%为设计油石比[2]。

表5 各种矿料的筛分试验结果

表6 三种级配的设计组成结果

表7 VCADRC测试结果

表8 初试级配的体积分析

表9 沥青混合料马歇尔试验结果

表10 矿料配合比及油石比

4 SMA-13配合比设计检验

根据最终确定的级配2和最佳油石比6.2%进行了60℃高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性检验，谢伦堡析漏、肯塔堡飞散试验，均符合技术要求。

对 上 表 的 体 积 进 行 分 析：级 配1VCAmix＞VCADRC不符合要求，粗集料在沥青混合料中的嵌挤效果不好；级配3VCAmix＜VCADRC，符合嵌挤型级配要求，但空隙率有点偏大，因此选取级配2为设计级配。

5 确定设计沥青用量

按级配2称取矿料，采用3种不同油石比5.8%、6.2%、6.6%，双面各击实50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，试验结果见表9。

6 目标配合比设计结论

根据试验检测结果，综合各项技术指标要求和相关验证试验，推荐沥青混合料目标配合比见表10：

7 结语

SMA-13配合比设计就是要从源头原材料抓起，层层把关，最终得到合理经济的配合比。既保证了路用性能，又为工程节约了成本。