对于沥青混合料的强度形成理论有表面理论和胶浆理论。表面理论认为沥青混合料是由 矿质骨架（粗集料、细集料和填料）和沥青组成，沥青分布在矿质骨架表面，将矿质骨架胶结成 为具有强度的整体。胶浆理论则认为沥青混合料是一种高级空间网状结构的分散系:以粗集 料为分散相分散在沥青砂浆中，沥青砂浆则以细集料为分散相，分散在沥青胶浆中，沥青胶浆 又以填料为分散相分散在沥青介质中,这三级分散系以沥青胶浆最为重要，它的组成结构决定 了沥青混合料的高低温性能。

人们普遍认为:沥青混合料的强度由矿质颗粒之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青胶结料 及其与矿料之间的粘结力和内聚力所构成。即：

r = a x tg。+ C （4-1）

式中3——抗剪强度；

0——摩阻角；

C——沥青凝聚力；

a——材料的正应力。

传统的表面理论根据混合料矿质骨架的特点把沥青混合料分为了悬浮密实结构、骨架空 隙结构及骨架密实结构。认为摩阻角。在提高混合料的高温稳定性方面起着重要作用，凝聚 力C则在抗剪切、抗弯拉等荷载作用中发挥较大影响。摩阻角8的大小主要由矿质集料结构 决定,凝聚力C则主要受沥青的粘度和沥青与矿料的相互作用影响。

胶浆理论认为沥青混合料的强度主要来自于沥青胶浆分散介质。沥青胶浆分散介质的组 成结构决定了混合料的高温稳定性和低温抗裂、抗变形能力a因此胶浆理论更加重视沥青的 稠度和沥青与矿粉的相互作用，而粗集料等分散相对混合料的强度影响,是通过其数量增减改 变了分散介质模量表现出来的。

按照两种不同的理论，在解决沥青混合料的高温稳定性能缺陷时，表面理论重在加强矿质 集料的粗集料骨架作用，而胶浆理论则把重点放在增加沥青稠度，增加矿料用量上，它们的目 的都是为了增强混合料的抗剪切破坏强度。

按照表面理论,SMA属于典型的骨架密实结构的沥青混合料。SMA中粗集料相互嵌挤， 在混合料中发挥“支撑、支架、分散、分力”的功能。如果SMA路面结构只有一层，车辆垂直荷 载作用于表面的粗集料上，然后通过SMA的粗集料颗粒本身的固体强度可直接将荷载传递到 下面结构。因此，对于这种只有一层粗集料形成的SMA路面结构，由于粗集料的存在，构成了 稳固的传力、受力骨架。但这种厚度的路面只能作为路面的功能层使用（如抗滑、耐磨等），不 能起到路面结构层作用，它把车辆荷载大小几乎不变地传递到下面层次，而没有起到分散荷载 应力的作用，从应力大小来讲，下面层次等同于直接接受车辆荷载。

随着路面厚度的增加,SMA路面结构中粗集料的层次由一层增加为二层、三层，粗集料的 骨架结构作用应该有个渐变过程——既不会因为粗集料层数的增加而消失，也不会再与只有 一层粗集料时的“顶天立地”一样的骨架结构那么强大。粗集料层数增加后所形成的骨架“支 架”高度将不断增加,根据材料力学中的压杆失稳破坏现象可知，对于同样材料的受压构件，随 着构件高度增加,构件的稳定性、临界压力将大大降低。因此，可以认为粗集料骨架的稳定性 也会随着结构层厚度增加而降低，粗骨架的支撑作用也会逐渐减弱（这或许也是各国规定 SMA结构路面厚度不能过大的理论原因之一。在欧洲气候相对炎热的葡萄牙的SMA路面铺 装层厚度就要求特别薄，都不超过3.0cm）。同时粗集料粒径的减小，会增加骨架“支架”的长 细比（柔度），从而增加骨架的不稳定性，降低临界压力，反之，使用较大粒径的粗集料,可增加 粗集料的骨架作用。因此，人们为增加沥青混合料的高温稳定性，有使用较粗粒径的趋势。

根据压杆失稳理论，为增加构件的抗压强度和稳定性，在材料已经选定前提下，最主要的 措施是增强对构件的约束，约束越强，构件的长度系数值就越小,临界压力、抗压强度就越大。 而在沥青混合料结构组成中，对粗集料骨架的约束作用主要源自于沥青和胶泥的凝聚力，由此 可见，增大沥青和胶泥的凝聚力，不但可以增强混合料的强度参数——凝聚力G还可大大增 加粗集料的骨架作用，增强骨架传递压力的效率。

由此而得知，在由多层粗集料构成的SMA混合料结构中，如果仅有粗集料的骨架存在而 没有胶泥的约束作用，粗集料骨架是很容易发生“失稳”破坏的。因此，在SMA混合较高的胶 泥劲度，才能使SMA充分发挥其结构特点，得到强度较高的SMA混合料。当然，细集料的用 量也不能过多，过多细集料将不能形成骨架结构。沥青混合料中的骨架结构能分担传递压力， 减少颗粒间的剪切应力，增强抵抗外力作用能力。在SMA混合料中粗集料骨架分担传递压力 作用提高。

由于SMA沥青混合料属于非均质材料，在材料内部的某截面上，应力分布是不均匀，混合 料中由于粗集料颗粒的模量远大于胶泥劲度，在变形相同条件下（八exE）,粗集料所受的应 力也会远大于胶泥;另外,粗集料接触点、面上力的方向与接触状况有关,而与截面方向无关。截面上的粗集料就把革轮垂直压力传递到了下面的颗粒，根据竖向力的平衡方程, 这相当于减少了作用在被考察体上的垂直压力［如图4-1 ,c）所示］，从而减少了平行于截面的 剪切应力，故而最终效果是增加了混合料的抗压强度。

SMA粗集料骨架在下列情况下会发生失稳:粗集料形成的结构太厚，外力作用过大，粗集料组合排列的稳定性差。一旦粗集料骨架失稳，将大大削弱骨架的支撑作用,SMA混合料的传力受力作用将不再主要由固体颗粒本身担当，而是由固体颗粒之间的摩擦联系来完成，此时的SMA混合料的力学强度表现与粗集料颗粒间摩擦性质和沥青胶结料对集料的约束大小直即使对于形成了骨架的SMA混合料，最可能的破坏形式也不是粗集料骨架的压缩变形， 而是骨架颗粒之间的相对位移、滑动，且破坏变形不是突然的大变形，而是长期的骨架结构相 对位移调整。粗集料颗粒间所发生的相对滑移与骨架颗粒之间的抗剪强度较小有关。

仅考察粗集料的力学行为时，可把沥青胶泥对粗集料的约束作用看作是施加在粗集料上、 的外力。因此，对无内聚力的纯粹粗集料而言,颗粒抗剪强度r = ax tg们其中：3反映颗粒间 摩擦性质，垂直应力。则主要与沥青胶泥的约束能力相联系，因为在散体材料中颗料间最危 险的地方不是受垂直压力/V最大的接触面，而是那些受垂直压力7V很小（即该面上的正应力 。过小）又会产生较大剪切应力的接触面,而这种接触面上的垂直应力b主要与沥青胶泥的约 束能力相联系（在这种截面上所能提供的垂直应力＜7与胶泥的凝聚力C成正比）。因此随着 粗集料层数的增加，粗集料骨架的抗剪强度不仅仅只依靠粗骨架的内部摩擦力,还在相当程度 上依檢沥青材料的胶结力大小。对于SMA沥青混合料而言，要想大幅度增加混合料的摩阻角 。值是不现实，尤其对于选定的集料。有实验数据表明，对同一种集料变化粒径大小和级配形 式所增加的摩阻角6值是有限的——对粗粒式AC、中粒式AC和细粒式AC,摩阻角0值分别 为34.40。33.83和33.47。；而级配型式从连续型密级配、连续型开级配到间断型密级配，其摩 阻角＜9值也仅仅从34.38。增加到37.41。和37.70。;而沥青混合料的凝聚力。值则有较大变化， 油石比改变、矿粉增加、沥青针人度减小都对C值产生巨大影响。所以对SMA来说，为增加混 合料强度,增强结构抗变形能力，在优选了集料品种基础上，使粗集料形成骨架以后，应该主要 考虑如何增加SMA混合料的凝聚力C值（比如使用改性沥青、增加矿粉用量、提高纤维含量、 适当减少沥青比例等等爲

参数CS基本上反映了沥青混合料的粘性性质和非粘性性质，对于具有明显粘弹塑性性 质的SMA沥青混合料而言,永久变形车撤和低温开裂都主要由材料的粘性性质引起（车辙主 要是由于高温条件下SMA混合料的蠕变速率过快，导致变形积累;低温开裂则是因为SMA混 合料在低温环境中蠕变速率太小,造成材料变形能力小，应力松弛速率慢，温度应力积累过大 而开裂），因此应该针对要解决的混合料主要病害，对SMA的粘性性质参数C进行改善——对 车辙病害应主要致力于增加混合料高温条件下的C值,对开裂病害则着重降低材料低温的C 值。

由上可知,SMA的粗集料骨架在混合料强度组成中有重要作用，同时沥青胶泥的凝聚力对SMA的强度发挥也起着同样重要的作用，两者相辅相成，互相增强，缺一不可。沥青胶泥的 凝聚力约束增强了粗集料在SMA中的骨架支撑作用，也增强了骨架的抗剪切能力;粗集料骨 架的存在则增加了混合料的剪切面迂回面积,使胶泥的凝聚力发挥了最大作用。