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）。