淺談莊蓋高速(LAC-20) SBS改性瀝青配合比設計

祁躍

中圖分類號：U238文獻標識碼： A

一、引言

SBS聚合物改性瀝青是一種技術含量和附加值較高的新型優質筑路材料。它通過把聚合物摻入道路瀝青中而改善使用性能，能顯著提高路面的高溫和低溫性能、延長路面壽命、降低噪聲、提高行車舒適性和安全性，本人就2011年至2012年參建的莊河至蓋州高速公路中面層（LAC-20）SBS改性瀝青中粒式瀝青混凝土的配合比設計詳細論述，通過自己的親身經歷和實踐，總結出本次配合比的設計思想，為保證了路面的施工質量做好的基礎的準備工作。也取得了施工中的實踐經驗和個人能力水平的鍛煉提升。也更加清楚的認識到（LAC-20）SBS改性瀝青的路用性能和技術指標。

二、SBS改性瀝青概況

莊河至蓋州高速公路中面層采用SBS改性瀝青LAC-20瀝青混凝土。本次施工中使用的SBS改性瀝青是在基質瀝青（遼河油田重交AH-90）的基礎上，摻加瀝青用量的5.0％SBS改性劑和4.5%糠醛油添加助劑，經過高速剪切、發育生成的改性瀝青。是一種熱塑性彈性體，兼具橡膠的彈性和樹脂的熱塑性，與原基質瀝青相比，具有高溫粘度增大、軟化點升高、低溫延度增大等優點，在良好的配合比設計和施工條件下，瀝青路面的耐久性、高溫穩定性和低溫抗裂性能夠明顯提高。在SBS改性瀝青生產過程中進行了大量的室內試驗，試驗結果表明，SBS的改性瀝青的各項指標均滿足《公路改性瀝青路面施工技術規范》及本標段施工圖紙和專用技術條款規定。

三、SBS改性瀝青混合料配合比設計

（一）、原材料技術要求

1.1粗集料：

粗集料的作用是通過集料顆粒間的嵌擠作用提高穩定性抵抗位移。粗集料的形狀和表面對混合料的穩定性都有影響，因此，要求其應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質，有較高的強度，表面粗糙，形狀接近立方體，在本高速公路建設中采用了兩套反擊破式加工粗集料，以確保其規格。用于改性瀝青混合料中面層的粗集料石料外觀和內在質量均滿足工程要求，并且質量穩定。

1.2細集料

瀝青混合料中的細集料主要是為了改善礦料級配，增強嵌擠作用，在細集料的選用優質的石灰巖機制砂，并采用優質的石灰巖進行生產加工。

1.3填料（礦粉）

使用礦粉可以減小集料間的空隙，增大礦料的比表面積，從而提高粘聚力，改善其穩定性和密實性，用于改性瀝青混合料面

層的填料應潔凈、干燥，其質量指標應符合《公路瀝青路面技術規范》的技術要求。本次材料采用亞泰水泥集團的生產的礦粉。

1.4 SBS改性瀝青技術要求（見下表）

改性瀝青技術指標表

技術指標項目 SBS（技術指標） 實測值

Ⅰ-B

針入度25℃，100g，5S，最小 80－100 81

針入度指數PI最小 -0.8 0.3

延度5℃，5cm/min 最小 45 47

軟化點 最小 70 73.5

運動粘度135℃最大 3 1.38

閃點℃最小 230 >230

溶解度%最小 99 >99

離析，軟化點差℃ 最大 2.5 -

彈性恢復25℃ %最小 60 66

質量損失%最大 1.0 0.08

針入度比25℃ % 最小 55 76

延度5℃ 5cm/min 最小 25 32

（二）、瀝青混合料配合比設計：

改性瀝青混合料的配合比設計，應按照《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40－2004中關于熱拌瀝青混合料配合比設計的規定，分別進行目標配合比、生產配合比及生產配合比驗證三階段配合比設計，通過馬歇爾試驗確定礦料級配及最佳改性瀝青用量。并進行殘留穩定度、凍融劈裂強度比、動穩定度試驗，以檢驗其水穩定性和高溫穩定性是否符合要求，有條件時北方地區還應進行低溫彎曲試驗，檢驗其低溫抗裂性能。

2.1目標配合比

礦料級配設計時宜將級配曲線走向設計成略呈S型狀，LAC-20型礦料級配以9. 5mm篩孔通過量為中軸，上抬頭下沉尾，形成嵌擠、密實狀態，根據實踐經驗總結，增加粒徑2.36mm~13.2mm的集料用量，可以提高瀝青混合料的穩定度和抗車轍能力。

2.1.1粉膠比

小于0.075mm含量的多少對瀝青混合料體積指標和路用性能影響很大，要求礦粉含量不宜過多超過瀝青含量，小于0.075mm部分與瀝青含量之間的比值即粉膠比應在1.0－1.2之間，最大不得超過1.6%，對于改性瀝青上面層混合料礦粉含量宜取5－6％。本工程采用粉膠比1.28，礦粉含量6%。

2.1.2混合料技術指標（見下表）

改性瀝青混合料技術指標表

試驗項目 要求指標 實測值

擊實次數（次） 兩面各75 76

穩定度（kN） >7.5 11.1

流值（0.1mm） 20~40 27.2

空隙率（%） 3~6 3.5

飽和度（%） 70~85 76.2

殘留穩定度（%） >80 94.2

動穩定度（次） 3000 3321

礦料間隙率（%） >14 14.4

劈裂強度比 （%） >75 89.8

2.1.3注意事項

在改性瀝青混和料的設計過程中以下問題應引起注意：

（1）、混和料的拌合和擊實溫度根據改性瀝青路面施工技術規范和瀝青膠結料的粘溫關系曲線進行確定。由于改性瀝青具有較高的粘度，使得改性瀝青混合料路面的施工控制難度較大，如拌合、攤鋪、碾壓的溫度控制不嚴。這樣的話會造成改性瀝青混合料路面因空隙率過大而發生滲水現象，從而導致瀝青路面早期破壞，所以，要求改性瀝青混合料的各種溫度應高于基質瀝青混合料10~20℃，進行室內配合比設計時的拌合、擊實溫度應與拌合廠拌合溫度、現場碾壓溫度相一致。各種溫度規定如下：

拌合溫度 不小于160℃；初壓溫度 不小于150℃；復壓溫度 不小于140℃；終壓溫度 不小于120℃。成型試件的工作要緊湊，以保證溫度散失最小，必須按照規定的擊實溫度完成試驗工作，否則將不能夠準確反映出改性瀝青及改性瀝青混合料的優良性能。

（2）、改性瀝青的貯存溫度應控制在120℃左右，加熱溫度為165~170℃，貯存時間不宜過長，應定時進行攪拌，避免改性瀝青產生離析。在進行配合比設計時使用的改性瀝青也應在規定溫度下貯存、加熱，并在使用時充分攪拌使其始終處于均勻狀態。

（3）、混合料體積指標的測定要統一，對于密級配瀝青混合料試件密度的測定統一采用表干法。

（4）、改性瀝青混合料的水穩定性應符合以下兩個指標要求，達不到要求時應采取抗剝落措施：

a、采用“瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗”方法測定的48h浸水馬歇爾穩定度試驗殘留穩定度不應小于80%。

b、采用“瀝青混合料凍融劈裂試驗”方法測定的劈裂強度比不應小于75%。

2.1.4最佳瀝青用量確定

根據馬歇爾試驗結果，結合實踐經驗和公路等級、氣候條件、交通情況、施工條件綜合確定目標配合比最佳瀝青用量OAC，然后按最佳瀝青用量進行殘留穩定度、動穩定度、劈裂強度比檢驗。如有部分指標不合格，則應重新調整級配或適當調整OAC，改性瀝青混合料的最佳瀝青用量略大于基質瀝青的最佳瀝青用量，本工程確定目標最佳瀝青用量為4.6%，各項指標均符合要求，不需摻加抗剝落劑。

2.2生產配合比

用經高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性檢驗合格的最佳瀝青用量及±0.3 %三個瀝青用量進行馬歇爾試驗，確定生產配合比的最佳瀝青用量，生產配合比的礦料級配應力求接近目標配合比的礦料級配。根據馬歇爾試驗生產配合比最佳瀝青用量確定為4.74%，經殘留穩定度、動穩定度和劈裂強度比檢驗，該瀝青用量的各項指標均符合規范要求。

2.3生產配合比驗證（標準配合比）

拌合機采用生產配合比進行試拌、試鋪，并用拌合的混合料和鉆取芯樣進行馬歇爾試驗檢驗，由此確定生產用的標準配合比即為生產配合比的瀝青用量和礦料級配。試驗證明，礦料級配在施工過程中應嚴格控制，特別是粒徑在4.75mm以下各篩孔的通過量大小對瀝青用量有很大的影響，如果通過量偏大，使設計空隙率變小，則實際瀝青用量與最佳瀝青用量比較偏大，致使鋪筑成的瀝青路面就會出現泛油現象，甚至可能出現擁包、車轍等病害；反之則使設計空隙率變大，實際瀝青用量與最佳瀝青用量比較偏小，瀝青混合料會出現貧油現象，影響路面的使用壽命，因此，嚴格控制礦料級配是保證瀝青路面質量的前提。標準配合比應作為生產上控制依據和質量檢驗的標準。經設計確定的標準配合比在施工過程中不得隨意變更，當材料發生變化或馬歇爾指標不符合要求時再重新進行配合比設計。

四、總結

通過本項目SBS改性瀝青中粒式瀝青混凝土(LAC-20)的各項指標檢驗和瀝青混合料的各項指標檢驗，所有指標都優于普通瀝青和普通瀝青混合料。根據道路的使用狀況觀察，只要配合比設計合理，且在原材料、施工工藝方面嚴格加以控制，使用SBS改性瀝青混合料路用性能將會得到很大的提高，鋪筑的路面可以在很大程度上消除或抑制由超限車輛引起的車轍、擁包等病害。