沥青混合料及其影响因素

沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，是主要的路面材料，由于它能满足现代汽车交通对路面的要求，因而广泛应用于高速公路、城市快速路、主干路和其他公路中。最常用的沥青路面包括：沥青表面处理、沥青贯入式、沥青碎石和沥青混凝土等四种。

沥青混合料按其组成结构，可分为：“密实—悬浮”、“骨架—空隙”和“密实—骨架”三种类型。目前最常用的为密实—悬浮和骨架—空隙两种。如密级配沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料。密实—骨架结构具有许多优点，如SMA，近年来在我国已逐渐推广应用。

（一）分类

1.按矿料级配沥青混合料划分

（1）密级配沥青混凝土混合料。各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料，与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率小于10%的沥青混合料。剩余空隙率3%～6%（行人道路为2%～6%）的为Ⅰ型密实式沥青混凝土混合料，剩余空隙率4%～10%的为Ⅱ型半密实式沥青混凝土混合料。

（2）半开级配沥青混合料。由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率在10%以上的半开式沥青混合料，也称为沥青碎石混合料（以AM表示，采用圆孔筛时用LS表示）。

（3）开级配沥青混合料。矿料级配主要由粗集料组成，细集料较少，矿料相互拨开，压实后空隙率大于15%的开式沥青混合料。

（4）间断级配沥青混合料。矿料级配组成中缺少1个或几个档次而形成的级配间断的沥青混合料。

2.按矿料粒径沥青混合料划分

（1）砂粒式沥青混合料。最大集料粒径等于或小于4.75mm（圆孔筛5mm）的沥青混合料，也称为沥青石屑或沥青砂。

（2）细粒式沥青混合料。最大集料粒径为9.5mm或13.2mm（圆孔筛10mm或15mm）的沥青混合料。

（3）中粒式沥青混合料。最大集料粒径为16mm或19mm（圆孔筛20mm或25mm）的沥青混合料。

（4）粗粒式沥青混合料。最大集料粒径为26.5mm或31.5mm（圆孔筛30～40mm）的沥青混合料。

（5）特粗式沥青碎石混合料。最大集料粒径等于或大于37.5mm（圆孔筛45mm）的沥青碎石混合料。

3.按结合料温度划分

（1）热拌热铺沥青混合料路面。沥青与矿料在热态下拌和、热态下铺筑施工成型的沥青路面。

（2）常温沥青混合料路面。采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌和、铺筑的沥青路面。

（二）特点

沥青混合料是现代高等级道路应用的主要路面材料，它具有以下一些特点：

（1）沥青混合料是一种粘弹塑性材料，具有良好的力学性质，有一定的高温稳定性和低温柔韧性，铺筑的路面平整无接缝，减震吸声，使行车舒适。

（2）路面平整而具有一定的粗糙度，且无强烈反光，有利于行车安全。

（3）施工方便，不需养护，能及时开放交通。

（4）便于分期修建和再生利用。

（三）各类沥青混合料基本情况

1.热拌沥青混合料

热拌沥青混合料（Hot-mix Asphalt Mixture，简称HMA）是经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料，通称“热拌热铺沥青混合料”，简称“热拌沥青混合料”。

（1）热拌沥青混合料的组成结构和强度形成原理。沥青混合料是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成的多相结构。这些组成材料在混合料中，由于组成材料质量的差异和数量比例的不同，可形成不同的组成结构，并表现为不同的力学性能。

通常沥青—集料混合料按其组成结构可分为下列三类：

1）悬浮密实结构。当采用连续型密级配矿质混合料（图2-7中曲线1）与沥青组成的沥青混合料时，矿质材料由大到小形成的连续型密实混合料，但因较大颗粒都被小一档颗粒挤开，因此，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒及沥青之中。连续紧密级配沥青混凝土都属此类型。此种结构虽然密实度很大，但各级集料均为次级集料所隔开，不能直接接触形成骨架，而是悬浮于次级集料和沥青胶浆之间。其组成结构见图2-8（a）。

图2-7　三种类型矿质混合料级配曲线

图2-8　沥青混合料的典型组成结构

（a）密实—悬浮结构；（b）骨架—空隙结构；（c）密实—骨架结构

2）骨架空隙结构。当采用连续开级配矿质混合料（如图2-7中曲线2）与沥青组成的沥青混合料时，较大粒径石料彼此紧密相接，而较小粒径石料的数量较少，不足以充分填充空隙，形成骨架空隙结构，沥青碎石混合料多属此类型。见图2-8（b）。

3）骨架密实结构。当采用间断型密级配矿质混合料［图2-8（c）］与沥青组成的沥青混合料时，是综合以上两种方式组成的结构。既有一定量的粗料形成骨架，又根据粗集料空隙的数量加入适量细集料，使之填满骨架空隙，形成较高密实度的结构，间断级配即按此原理构成。

沥青混合料在常温和较高温度下，由于沥青的粘聚力不足而产生变形或由于抗剪强度不足而破坏，一般采用库仑理论来分析其强度和稳定性。沥青混合料的强度决定于两个参数——粘聚力C和内摩擦角φ。

（2）热拌沥青混合料的强度影响因素。从沥青本身来看，沥青的粘滞度是影响粘聚力C的重要因素，矿质集料由沥青胶结为一整体，沥青的粘滞度反映沥青在外力作用下抵抗变形的能力，粘滞度愈大，则抵抗变形的能力愈强，可以保持矿质集料的相对嵌锁作用。沥青的粘滞度随温度的变化而变化，由于沥青的化学组分和结构不同，沥青粘度随温度而变化的斜率是不同的，同一标号的沥青在不同温度时可以呈现不同的粘滞度。因此沥青的温度敏感性对沥青混合料的粘聚力C有较大的影响。

另一方面，矿质混合料的级配、矿料颗粒的形状和表面特性等对沥青混合料的内摩擦角有一定的影响，研究表明：矿质颗粒的粒径愈大，内摩擦角愈大，中粒式沥青混凝土的内摩擦角要比细粒式和砂粒式沥青混凝土的大得多。因此增大集料粒径是提高内摩擦角的途径，但应保证级配良好、空隙率适当。颗粒棱角尖锐的混合料，由于颗粒相互嵌紧，要比滚圆颗粒的内摩阻角大得多。

此外，沥青混合料中的矿料不仅能填充空隙，提高密实度，在很大程度上也影响混合料的粘聚力。密实型混合料中，矿料的比表面积较大，吸附沥青膜充分，大大增加了与矿料的相互作用，使沥青在矿料表面形成的“结构沥青层”，矿质颗粒能够粘结牢固，构成强度。

矿料表面性质影响了沥青与矿料表面的相互作用，使沥青混合料的粘聚力C和内摩擦力发生改变，根据矿料和沥青的成分会产生不同的效果，石油沥青与碱性石料（如石灰石）有较好的粘附性，而与酸性石料则粘附性较差。这是由于矿料表面对沥青的化学吸附是有选择性的，如碳酸盐类或其他碱性矿料能与石油沥青组分中活度最高的沥青酸和沥青酸酐产生化学吸附作用，这种化学吸附比石料与沥青之间的分子力吸附（即物理吸附）要强得多，可产生较大的粘结力，而酸性石料与石油沥青之间的化学吸附作用较差。

沥青混合料作为沥青路面的面层材料，承受车辆行驶反复荷载和气候因素的作用，而其胶结材料沥青具有粘—弹—塑性的特点，因此沥青混合料应具有抗高温变形、抗低温脆裂、抗滑、耐久等技术性质以及施工的和易性。

（3）对混合料的要求。沥青混合料的技术性质决定于组成材料的性质、组成配合的比例和混合料的制备工艺等因素。沥青混合料组成材料技术要求包括：沥青材料根据道路等级、交通特性、气候条件、施工方法等因素选择类型和标号；粗集料的压碎性和洛杉矶磨耗值应符合交通特性的要求，特别是抗滑层用粗集料应符合磨光值的要求；细集料应洁净并注意与沥青的粘附性；填料应采用憎水性石料磨制的矿粉，细度应符合要求。由粗、细集料和填料组成的矿质混合料的级配，应符合规范的要求。

（4）沥青混合料组成设计方法。我国现行沥青混合料的配合比设计方法是采用马歇尔试验方法。其主要内容包括：①矿料组成设计。采用试算（电算）法或图解法决定各种矿料用量；②最佳沥青用量确定。通过马歇尔稳定度试验，初步确定沥青最佳用量，然后进行水稳性和动稳定度试验校核调整。

2.常温沥青混合料

与热拌沥青混合料相对应的是常温沥青混合料（或称冷铺沥青混合料），这类混合料的结合料可以采用液体沥青或乳化沥青。出于节约能源、保护环境的目的，目前国外和我国均采用乳化沥青。

常温沥青混合料的组成中，集料与填料的要求与热拌沥青碎石混合料相同；结合料采用乳化沥青，其类型和规格，参见拌和型乳化沥青。矿料级配可采用热拌沥青碎石的级配。乳化沥青乳液用量，参照热拌沥青混合料的用量折算。通常可比同规格热拌沥青混合料的沥青用量减少15%～20%。确定沥青用量时，应根据当地实践经验以及交通量、气候、石料情况、沥青标号、施工机械等条件综合考虑确定。

乳化沥青碎石混合料适用三级及三级以下的公路、城市道路支线的沥青面层，二级公路的罩面面层施工，以及各级道路的联接层或整平层。

乳化沥青碎石混合料路面的沥青面层宜采用双层式，下层应采用超粒式沥青碎石混合料，上层应采用中粒式或细粒式沥青碎石混合料。单层式只宜在少雨干燥地区或半刚性基层上使用。在多雨潮湿地区必须做上封层或下封层。

3.沥青稀浆封层混合料(www.xing528.com)

沥青稀浆封层混合料，简称沥青稀浆混合料，是由乳化沥青、石屑（或砂）、水泥和水等拌制而成的一种具有流动性的沥青混合料。

沥青稀浆封层是由下列材料组成的：

（1）结合料。乳化沥青，常用阳离子慢凝乳液。

（2）集料。级配石屑（或砂）组成矿质混合料，最大粒径为10、5mm或3mm。

（3）填料。为提高集料的密实度，需掺加水泥、石灰或粉煤灰和石粉等填料。

（4）水。为润湿集料，使稀浆混合料具有要求的流动度需掺加适量的水。

（5）添加剂。为调节稀浆混合料的和易性和凝结时间需添加的各种助剂，如氯化铵、氯化钠、硫酸铝等。

沥青稀浆封层混合料按其用途和适应性分为三种类型，其矿料级配组成和沥青用量见表2-23。

表2-23　沥青稀浆封层矿料级配组成和沥青用量

注1.表中沥青用量指乳化沥青中水分蒸发后的沥青数量，乳化沥青用量可按其浓度计算。
2.ES—1型适用于较大裂缝的封缝或中、轻交通道路的薄层罩面处理；ES—2型是铺筑中等粗糙度磨耗层最常用的级配，也可适用于旧路修复罩面；ES—3型适用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的表层抗滑处理，铺筑高粗糙度的磨耗层。

沥青稀浆封层混合料的配合比设计，可以根据理论的矿料表面吸收法，即按单位质量的矿料表面积，裹覆8μm厚的沥青膜，计算出最佳沥青用量。但是这种方法并不能反映稀浆混合料的工作特性、旧路面的情况和施工的要求。为满足上述特性、情况和要求，目前是采用试验的方法来确定配合比，其主要试验内容包括下列各项，用以确定用水量、沥青用量、集料和填料用量即可计算出配合比。

（1）稠度试验。为满足施工和易性的要求，通过流动度试验，确定稀浆混合料适宜的用水量。

（2）初凝时间试验。初凝时间是用以评判稀浆封层摊铺后的硬化时间是否满足要求的一项试验，可采用斑点法测定。如不能满足施工要求，应用助剂调节。

（3）稳定时间试验。即固化时间，表示封层已完成养护，以便开放交通。固化时间可用锥体贯人度法或粘结力法测定。在配合比设计时，固化时间亦可采用助剂调节。

（4）湿轮迹试验。是确定沥青最低用量和检验混合料固化后耐磨性的重要试验。

（5）负荷车轮试验。该试验是确定容许最高的沥青用量。方法是将要测定的稀浆混合料试件，以负荷625kg的车轮在试件上碾压1000次，测定其粘附砂的质量。因为沥青用量愈高，粘附的砂量亦愈大。根据不同交通量规定容许砂的最大粘附量，就可确定稀浆混合料的容许最高沥青用量。

沥青稀浆封层混合料可以用于沥青路面的养护维修，亦可作为路面加铺抗滑层、磨耗层。由于这种混合料施工方便，投资费用少，对路况有明显改观，所以得到了广泛应用。

4.水泥混凝土路面填缝料

水泥混凝土路面因受温度应力的影响或施工的原因，必须修筑纵向的和横向的接缝。温度缝多为横向的，分为胀缝和缩缝两种。为使表面水不致渗入接缝而降低路面基层的稳定性，同时保证温度变化时水泥混凝土路面板适当的伸缩变形条件，必须在这些接缝处嵌填接缝材料。水泥混凝土路面接缝材料包括：接缝板和填缝料。后者中包括加热施工式填缝料和常温施工式填缝料。加热施工式填缝料包括：①树脂沥青类：如聚氯乙烯胶泥填缝料；②橡胶沥青类：如氯丁橡胶沥青填缝料。常温施工式填缝料常用的是聚氨脂类，如聚氨脂改性沥青填缝胶、聚氨脂焦油、密封胶等。

作为水泥混凝土路面接缝的填缝料，首先要求它与混凝土板具有很好地粘结性，在低温时有较大的延性，以适应混凝土板的收缩而不开裂，在高温时有较好的热温性，不软化、不流淌。此外，还要具有一定的抗砂石嵌入的能力，并且能抵抗自然因素的老化。填缝料的技术性能可以通过流动度、低温拉伸量、弹性复原率、砂石嵌入度、耐久性等技术指标来评定。在规范中提出了相应的技术标准。

5.SMA

（1）概述。SMA即沥青玛脂碎石混合料，是近些年来在国际上出现的一种引人注目的新型沥青混合料。它以其良好的高低温稳定性、抗车辙能力、抗滑耐磨性能以及抗疲劳和长久的使用寿命而闻名于世。

SMA是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的沥青混合料。它的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛脂结合料两大部分。适用于高速公路、一级公路做抗滑表层使用，其厚度一般为3.5～4cm。其中的石料应选用磨光值大于42的硬质石料，最大粒径为13mm或16mm；选用针入度较小、粘度较大的沥青，最好采用改性沥青；油石比不小于6.2%，纤维稳定剂的用量为混合料总质量的0.3%～0.4%。

第一条SMA路面于20世纪60年代中期始建于联邦德国，已经有40多年的历史，至今仍然性能良好。当时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良好表面性能，又克服了耐久性不足的缺陷，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。产生的这种新型的沥青混合料就是沥青玛脂碎石混合料——SMA。

70年代初，欧洲经历了两个罕见的炎热的夏季，人们发现许多常用的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路面几乎没有车辙变形。从此在欧洲很多国家，开始将SNA用于承受重交通荷载及高轮胎压力的道路和机场道面的修建。

SMA的含义先后表达为Stonefilled M astic Asphalt，Stone M astic Asphalt，Stone M atrix Asphalt，后者更明确体现了其中粗骨料形成骨架的含义。

德国采用的SMA有四种规格，其中0/11s和0/8s适用于重交通道路，最常用的是SMA11，铺装层厚度为40mm。目前在德国，SMA已经成了最主要的沥青路面表面层结构类型。90年代以来，SMA占了绝对的优势，几乎成了唯一的路面结构型式，基本取代了原来传统的浇筑式沥青混凝土和密级配沥青混凝土。

从80年代起，SMA在北欧的瑞典、芬兰得到应用，而后推广到全欧洲。英国在1994年开始将SMA用于干线公路。法国和西班牙对SMA在沥青玛脂含量改变后，从1986年以其修建高速公路。1982年以来，丹麦在重载道路、厂矿道路、机场场道应用SMA结构，哥本哈根机场跑道是最早使用SMA的机场道面。挪威从1985年起在交通量达5000次以上的重交通道路和机场场道上使用SMA。瑞典自1974年首先在支线道路上应用，到1988年SMA成为了高速公路和干线公路的标准结构类型。意大利在1991年将SMA作为高等级公路的磨耗层。欧洲内陆国家如捷克斯洛伐克和匈牙利应用SMA铺筑路面的数量，比我国迄今为止的总数还多。应该指出的是，欧洲大部分国家都已有了SMA的相关规范标准，欧洲共同体“沥青混合料”委员会也制定了SMA标准。

1990年美国派大型代表团考察欧洲，次年开始学习和引进SMA技术，以后大量的高速公路罩面都选择了SMA面层，尤其在马里兰和乔治亚州使用最多。值得注意的是，美国在引进德国SMA技术经过国内研究应用后，根据其自身的气候、交通、材料、施工条件，进行了许多改进与发展，这无疑是我国在引进SMA技术时应借鉴的经验。

（2）SMA的组成特点。如前所述，通常的沥青混合料分为两种基本类型。SMA则是一种全新意义上的沥青混合料，它的组成有以下特点：

1）SMA是一种间断级配的沥青混合料，以SMA—16为例，5mm以上的粗集料的比例高达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%，由此形成间断级配，很少使用细集料。

2）为加入较多的沥青，一方面增加矿粉的用量，同时使用木质或矿物纤维作为稳定剂，用量分别为沥青混合料的0.3%和0.4%。

3）沥青结合料用量多。比普通混合料要高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。

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，沥青用量还可参引高温析漏试验确定。车辙试验是重要的设计手段。

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，压实不得采用轮胎碾。

综合SMA的特点，可以归纳为三多一少：即粗集料多、矿粉多、沥青结合料多，细集料少。掺纤维增强剂，材料要求高，使用性能全面提高。

SMA是由沥青、矿粉纤维及少量细集料组成的沥青玛脂填充间断级配的粗集料碎石骨架的间隙形成一体的混合料。或者说SMA是由互相嵌挤的粗集料骨架和沥青玛脂两部分组成的。

将SMA与普通的密级配沥青混凝土相比，后者的组成中，细集料以下的部分大体上占到一半，从钻芯试件可以清楚地看到沥青砂浆已经把粗集料撑开，粗集料实际上是悬浮在沥青砂浆中，彼此互相并未紧密接触，由于粗集料之间有相当大的空隙，故而交通荷载主要是由沥青砂浆承受着，其抵抗荷载变形的能力很大程度上受到矿料级配、矿料间隙率（VMA）、空隙率以及沥青砂浆的比例的影响。在高温条件下，沥青砂浆的粘度变小，承受变形的能力急剧降低，很容易产生永久变形，造成车辙、推拥等。而SMA的组成中，粗集料骨架占到70%以上，混合料中粗集料相互之间的接触面或称支撑点很多，细集料很少，玛脂部分仅仅填充了粗集料之间的孔隙，交通荷载主要由粗集料骨架承受。由于粗集料颗粒之间互相良好的嵌挤作用，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，沥青玛脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。而这一点是极其重要的，即充分利用了集料嵌挤作用提高了高温抗车辙能力。

对照以前我国常用的沥青碎石混合料，后者同样有相当多的粗集料，也有良好的石料嵌挤作用，但因为矿粉很少，可加入的沥青量相应减少，空隙率太大，沥青与集料的粘结性不足，集料之间在水分的影响下，使混合料的侵蚀导致沥青与集料脱开，容易造成雨季及春融季节的大面积破坏，而且其低温抗裂性也差，耐久性不良。我国《公路沥青路面施工技术规范》已经不允许在高速公路中使用沥青碎石。

SMA则充分考虑了现在普遍使用的上述两类沥青混合料的缺点，又力求利用他们的优点，达到最完善的组合。在低温条件下，抗裂性能主要由结合料的拉伸性能决定。由于SMA的集料之间填充了相当数量的沥青玛脂，它包在粗集料表面，随着温度的下降，混合料收缩变形使集料被拉开时，玛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，如果再同时使用提高沥青性能的措施，则混合料的低温抗裂性能更可大幅度提高。提高沥青混合料水稳性的主要措施是防止水的侵蚀，提高沥青和集料的粘附性。SMA混合料的空隙率很小，几乎不透水，混合料受水的影响很小，再加上玛脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较大改善。沥青路面的表面功能也很重要，除了集料自身性质外，表面构造是关键因素。SMA一方面要求采用坚硬的、粗糙的、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大的孔隙，构造深度大，一般超过1mm，必然使抗滑性能提高。同时，在雨天行车不会产生大的水雾和溅水，路面噪音可降低3～5d B，从而可以全面提高路面的表面功能。延长路面寿命需要沥青混合料有良好的耐久性。SMA的混合料内部被沥青玛脂充分填充，且沥青膜较厚，混合料的空隙率很小，沥青与空气的接触少，因而沥青混合料的耐老化性能好。实验证明，这种混合料的耐疲劳性能大大优于密级配沥青混凝土。因此有良好的耐久性。另外，由于SMA基本上是不透水的，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。由于以上种种因素的共同作用，SMA结构能全面提高沥青混合料和沥青路面的使用性能，减少维修养护费用，延长使用寿命。

（3）SMA对材料的要求。SMA混合料中的沥青结合料的质量必须满足沥青玛脂的需要，要有较高的粘度，符合一定的要求，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。所以，一般要求采用稠度较大的沥青。对高速公路等承受繁重交通的重大工程，夏季特别炎热或冬季特别寒冷的地区，宜采用聚合物改性沥青。SMA路面宜用AH—70号沥青。长江以南地区的SMA可考虑采用AH—50号沥青。SMA路面对沥青结合料的要求比普通沥青混凝土要高，但是否要使用改性沥青，还是要根据我国的具体情况而定。SMA和改性沥青是从矿料极配和沥青结合料两个方面改善沥青路面的质量的，采用SMA，是用改性沥青，还是用一般的道路沥青，要看道路对路面的要求而定，对于重交通道路以及气候条件恶劣的地方，通常采用改性沥青。

制造沥青马脂碎石混合料时必须使用纤维稳定料。纤维在SMA中的作用主要是：加筋作用、分散作用、吸附和吸收沥青的作用、稳定作用、增粘提高粘力作用。目前纤维的种类主要有木质素纤维、矿物纤维、有机纤维三类。

从SMA的成型机理可以知道，SMA有较高的高温稳定性，是基于粗集料之间的嵌挤作用。集料嵌挤作用很大程度上取决于集料的坚韧性、集料的颗粒形状和棱角性。可以说，粗集料的这些性质是SMA成败的关键。

细集料在SMA中只占不超过10%的比率，然而它对SMA的性能影响也不小。细集料一般要求用人工砂，它具有良好的棱角性和嵌挤性，对提高混合料的高温稳定性有好处。石屑表面粗糙，对马歇尔稳定度及车辙试验的动稳定度效果非常明显，但采用石屑时，不得含有泥土和污物。

填料（矿粉）在沥青混合料中的作用是重要的，沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对其他粗、细集料产生粘附作用，必须采用石灰石等碱性岩石矿粉，它与沥青有良好的粘附性。同时矿粉的细度要符合要求，小于0.074mm的含量应大于75%。在使用时应是干燥的，不能成团。

（4）SMA混合料的配合比设计。SMA通行的配合比设计方法仍然是马歇尔试验方法，在此基础上，还可进行谢伦堡析漏试验［其指标是吸附量（%）］和肯塔堡飞散试验［其指标是质量损失（%）］。日本铺道株式会社对SMA的使用性能提出了评价指标，其主要项目有：沥青的品种、最大粒径、沥青用量、木质素纤维用量、孔隙率、车辙试验动稳定度、磨耗值、弯曲试验破坏应变、透水系数。美国的SMA配合比设计分5个阶段进行：①SMA材料选择；②根据粗集料骨料间隙率确定良好的嵌挤的矿料级配；③确认所选级配的最小VMA及最小沥青用量；④选择沥青最佳沥青用量OAC，确认混合料的孔隙率；⑤评价SMA的水稳定性和析漏情况。

我国的SMA的研究时间短，经验不多。其设计是采用马歇尔试验法，在学习国外的基础上，在标准级配范围和油石比方面作了适当的调整。SMA混合料的配合比设计，遵循现行规范关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比以及试拌、试铺、验证的三阶段，确定矿料级配及最佳沥青含量。SMA分为SMA—16、SMA—13、SMA—10等3种类型。对高速公路、一级公路的抗滑表层宜选用SMA—16或SMA—13。SMA—10适用于旧面层的薄层罩面。SMA铺筑层的厚度不得小于公称最大粒径的2倍。

SMA设计标准在下列几个方面作了规定：矿料级配范围，马歇尔试验配合比设计指标：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、最小油石比、稳定度和流值，SMA配合比设计指标：谢伦堡析漏试验的结合料损失、肯塔堡飞散试验的混合料损失（20℃）、车辙试验动稳定度、水稳定性（残留马歇尔稳定度、冻融劈裂试验残留强度比）、室内压实试件的渗水系数、构造深度。