改性沥青混凝土配合比设计在朔神大道的运用

摘要：改性沥青因具有良好的实用性能，广泛应用于新建公路和市政道路及旧路改造、维修中，在高等级公路建设中发挥重要作用。本文对改性沥青配合比设计进行了详细深入的探讨。

关键词：改性沥青；配合比；设计

Abstract: Modified asphalt has good practical performance, widely used in highway and municipal road and old road rebuilding, repair, it plays an important role in the high grade highway construction. Based on the modified asphalt mix design are discussed.

Key words: modified asphalt; mixing ratio; design

中图分类号：U445 献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）12-0020-02

一、前言现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。为使路面在大交通量下，仍保持良好的使用状态，并延长使用寿命，创造社会和经济效益。通过在沥青中添加各种聚合物或其它无机材料，制成分散均匀的改性沥青是实现这一目标的有效途径。

今年建设的朔神大道东延线一级公路就是在沥青中添加SBS聚合物后铺设的路面。该工程起于神头二电厂附近，与朔神大道连接，位于北同蒲铁路北端，途经神头一电厂、省电建二公司宿舍区、王圐圙村、原神头肉联厂南、新磨村、郭家窑村、小泊村、马邑煤站，终点于综合固废工业园区。全长6.353公里，全线按一级公路标准建设，路基宽度24.5米，路面上面层为AC-13改性沥青混凝土，下面层为AC-20沥青混凝土。设有全长247米的8孔预应力箱梁大桥1座，涵洞9道。全线分6个标段建设。该项工程既是推动市固废综合利用园区建设的标杆工程，也是加快朔州东部新区建设的重点工程，更是未来市区发展的亮点工程。

按照市委、市政府对东部新区核心区建设的战略部署，在朔城区人民政府等相关部门的积极配合下，我检测中心受施工单位的委托，承揽了路面目标配合比设计的任务。我们本着“综改试验、先行先试、交通先行”的精神，克服各种实际困难，严格树立“质量是根本，安全是前提，进度是目标”的建设和配合比设计理念，根据工程所在地的气候及交通特点、工程所使用的原材料的特性以及马歇尔试验来确定最佳的矿料级配、最佳的油石比，特别是针对沥青“改性”目的，配合比设计着重以提高沥青砼路面高温稳定性（抗车辙能力）和水稳定性（抗水损害性能）为主要把控对象，结合SBS聚合物改性沥青高温粘度增大、软化点升高的特点，进行了科学、精确的设计，力求能最大程度地指导施工生产。通过车辙试验、浸水马歇尔试验，分别检验了改性沥青混合料的动稳定度、残留稳定度等指标，对目标配合比进行了验证，其各项指标均符合规范和设计要求，成功、圆满地完成了配合比设计任务。下面就AC-13型改性沥青混合料目标配合比设计经过做一论述，与各位专家同仁商榷。

二、目标配合比设计过程

1.依据主要技术规范、试验规程

JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》

JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》

JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》

2.AC—13型改性沥青混合料配合比设计

根据委托方的要求，采用GTM方法进行AC-13型改性沥青混合料目标配合比设计。

2.1 矿料级配的确定

依据JTG F40-2004关于AC-13型沥青混合料的矿料级配范围要求及天津市市政工程研究院对AC-13级配的优化设计研究成果，设计级配确定为AC-13C型。级配组成见表5并如图1所示。

表5矿料筛分及配合比计算结果

图1 矿料级配曲线

2.2 油石比的确定

AC-13型改性沥青混合料配合比设计采用GTM法。试件成型条件为：垂直压力0.7MPa；拌合温度170℃；成型温度160℃～165℃；控制方式为极限平衡状态。

选择油石比4.6%、4.9%、 5.2%、5.5%，按上述条件成型GTM试件。按T0705-2000（表干法）测定试件毛体积相对密度，根据沥青浸渍法实测合成集料的有效相对密度（见表6）计算沥青混合料最大理论相对密度。并据此计算试件体积参数。GTM试件体积参数及马歇尔试验结果见表7，GTM试验结果见表8及图2。

表6 合成集料有效相对密度试验结果

表7AC—13型改性沥青混合料GTM试件体积参数及马歇尔稳定度试验结果

表8AC—13型改性沥青混合料GTM试验结果

图2GTM试验参数随油石比的变化曲线

由表8及图2可见，判定沥青混合料这种粒状塑性材料是否会出现塑性变形过大现象的指标GSI（稳定系数）随油石比的增加而增加，当油石比等于4.9%时，GSI=1.0；当油石比大于4.9%后，GSI大幅度增大，曲线已呈急剧增加趋势，表明混合料中的沥青已过量，试件的塑性变形过大；从反映沥青混合料抗剪强度方面的参数GSF（安全系数）随油石比的变化情况来看，油石比等于4.9%时，GSF值最大，而当油石比大于4.9%时，随油石比的增加，GSF值减小。综合考虑GTM试验结果并参考体积参数的大小及变化趋势，将AC-13型改性沥青混合料最大油石比确定为4.9%。考虑到该工程所处的地区气候特点、高速公路渠化交通的特点以及便于施工控制,此沥青混合料的油石比范围为4.7%～5.0%。

目标配合比设计结果为：10mm～15mm： 5mm～10mm：3mm～5mm：机制砂：天然砂：矿粉：生石灰=37.0：13.9：15.9：18.5：10.0：3.4：1.3。最佳油石比为4.9％。

3.AC—13型改性沥青混合料配合比设计结果检验

3.1 水稳定性检验

水稳定性试验结果见表9。试验结果表明，用GTM方法优化出的AC-13型改性沥青混合料抗水损坏性能满足规范要求。

表9 AC—13型改性沥青混合料水稳定性检验结果

3.2车辙试验

车辙试验结果见表10。试验温度为60℃，轮压0.7MPa。结果表明，GTM法设计的AC-20型沥青混合料具有优良的抗车辙能力。

表10AC—13型改性沥青混合料车辙试验结果

3.3 弯曲试验

弯曲试验结果见表11。试验温度为-10℃，控温精度为±0.1℃，加载速率50mm/min。试验设备为MTS-810（TESTSTAR-Ⅱ型）。

表11AC—13型改性沥青混合料弯曲试验结果（油石比4.9%）

3.4 渗水试验

渗水试验结果见表12。结果表明用轮碾法成型的试件不透水，满足JTG F40—2004的技术要求。

表12AC—13型改性沥青混合料试件渗水试验结果

4. GTM试件密度与马歇尔试件密度的对应关系

建议用GTM进行生产配合比设计，并以GTM试件密度作为评定压实度的标准密度。

当工地无GTM时，可按“密度等值”方法确定试件的密度。即GTM试件密度＝双面击实75次的马歇尔试件密度×修正系数。对比试验结果见表13。

表13两种成型方式对比试验结果

5. 结论

目标配合比设计结果见表14。

表14 AC—13型改性沥青混合料目标配合比设计结果

三、 结语

SBS改性沥青是一种新型优质路面材料，是高等级公路路面施工的首选材料，通过朔神大道东延线一级公路工程项目的成功应用与实践，改性沥青混凝土铺筑路面面层不仅可以延长道路的寿命，而且可以增强行车的舒适性和安全性，望有关部门在今后要大力地推广。

参考文献：

[1] 刘中林等.高等级公路沥青混凝土路面新技术[M].北京:人民交通出版社,2002

[2] 黄晓明,朱湘.沥青路面设计[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3] 吕伟民,沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社,2000.

[4] JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[J].北京:人民交通出版社,2006.

[5] JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[J].北京:人民交通出版社,2004.

作者简历：韩文春，山西省公路局朔州分局工程师、经济师，试验检测师，太原理工大学工程管理专业毕业，本科，管理学学士。