改性沥青混凝土配合比设计

易 颖

（湖南省交通科学研究院，湖南 长沙 410015）

聚合物改性沥青是全球沥青改性中普遍采用的材料，它主要是将占沥青含量 3 %～5 %的塑料、橡胶等聚合物加入沥青中，能大大改善其使用性能，显著延长路面服务年限、降低噪声、提高行车舒适性和安全性，其中以SBS比较常见。［1］

苯乙烯系热塑性弹性体（又称为苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers，简称SBCs），目前是世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。目前，SBCs系列品种中主要有4种类型，即：苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）；苯乙烯－乙烯－丙烯－苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）。SEBS和SEPS分别是 SBS和 SIS的加氢共聚物。SBS苯乙烯类热塑性弹性体是SBCs中产量最大（占70 %以上）、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。SBS作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。目前SBS主要用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂四大应域。在橡胶制品方面，SBS模压制品主要用于制鞋（鞋底）工业，挤出制品主要用于胶管和胶带；作为树脂改性剂，少量SBS分别与聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混，可明显改善制品的低温性能和冲击强度；SBS作为粘合剂具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点；SBS作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青混凝土路面的耐久性、低温和高温路用性能。［2］

本次高速公路项目根据矿料和矿粉来源及筛分确定下面层采用重交沥青 AC－25面层结构，集料均为江西省德安县白云岭石料场石灰岩，矿粉为江西省德安华隆重质碳酸钙厂生产，沥青为深圳路安特高新技术有限公司生产的SBS改性沥青（基质沥青为韩国SK重交沥青AH－70）；沥青混合料矿料级配范围在《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40－2004基础上采用粗型密级配，马歇尔试验技术标准及沥青混合料性能技术标准按现行规范执行，并进行高速公路下面层组成级配设计和确定最佳沥青用量。

1 集料原材料试验

根据本次高速公路项目的路面等级、沿线气候条件、交通特性等及所提供的原材料和设计要求，下面层集料均采用白云岭石料场石灰岩，试样为：1#料20 mm～30 mm，2#料10 mm～20 mm，3#料5 mm～10 mm，4#料0 mm～5 mm，矿粉采用德安华隆重质碳酸钙厂所生产的矿粉。其中集料视密度试验结果见表1。

表1 集料视密度试验结果（水温度：20 ℃）

2 沥青材料试验

本研究首先对“韩国SK”重交沥青AH－70（掺加3 %的SBS）进行试验，用以评价基质沥青的性能。具体的试验结果见表2。

表2 沥青基本性质试验结果

3 沥青混合料试验

3.1 集料筛分试验及合成级配组成设计

根据试验方案和设计要求，沥青混合料试验中、下面层试验结果已完成，试验材料中下面层为江西德安白云岭石料场石灰岩，通过筛分和掺配，试验确定合成级配曲线图见图 1。集料筛分试验结果及通过率见表3。

表3 AC－25筛孔通过率和合成级配组成设计

图1 下面层AC－25级配曲线图

3.2 马歇尔试验结果

AC－25下面层马歇尔试验和沥青用量曲线图见表4。

3.3 沥青混合料浸水马歇尔试验

AC－25下面层浸水马歇尔试验结果见表5。

表4 马歇尔试验结果

4 结论

（1）从混合料配合比设计结果来看，沥青混合料的最佳沥青用量为OAC1＝4.21 %，由相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）的沥青用量a1、a2、a3的平均值确定，其中a1＝4.7 %，a2＝3.8 %，a3＝4.13 %；OAC2＝3.9 %，由OACmin与OACmax的中值确定，其中OACmin＝3.92 %，OACmax＝4.24 %，由此得出高速公路下面层的最佳沥青用量 OAC＝（OAC1＋OAC2）/2＝4.1 %。

（2）从浸水马歇尔试验结果来看，SBS改性沥青混凝土性能相比于普通沥青混凝土更好。

1 周殿铭.普通沥青混凝土与改性沥青混凝土三大指标及力学性质的初探.长沙铁道学院学报（社会科学版），2009.10（1）：35～37

2 黄孟元. SBS改性沥青混凝土配合比设计及施工控制.湖南交通科技，2009.35（2）：75～79