浅谈庄盖高速(LAC-20) SBS改性沥青配合比设计

祁跃

中图分类号：U238文献标识码： A

一、引言

SBS聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。它通过把聚合物掺入道路沥青中而改善使用性能，能显著提高路面的高温和低温性能、延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性，本人就2011年至2012年参建的庄河至盖州高速公路中面层（LAC-20）SBS改性沥青中粒式沥青混凝土的配合比设计详细论述，通过自己的亲身经历和实践，总结出本次配合比的设计思想，为保证了路面的施工质量做好的基础的准备工作。也取得了施工中的实践经验和个人能力水平的锻炼提升。也更加清楚的认识到（LAC-20）SBS改性沥青的路用性能和技术指标。

二、SBS改性沥青概况

庄河至盖州高速公路中面层采用SBS改性沥青LAC-20沥青混凝土。本次施工中使用的SBS改性沥青是在基质沥青（辽河油田重交AH-90）的基础上，掺加沥青用量的5.0％SBS改性剂和4.5%糠醛油添加助剂，经过高速剪切、发育生成的改性沥青。是一种热塑性弹性体，兼具橡胶的弹性和树脂的热塑性，与原基质沥青相比，具有高温粘度增大、软化点升高、低温延度增大等优点，在良好的配合比设计和施工条件下，沥青路面的耐久性、高温稳定性和低温抗裂性能够明显提高。在SBS改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验，试验结果表明，SBS的改性沥青的各项指标均满足《公路改性沥青路面施工技术规范》及本标段施工图纸和专用技术条款规定。

三、SBS改性沥青混合料配合比设计

（一）、原材料技术要求

1.1粗集料：

粗集料的作用是通过集料颗粒间的嵌挤作用提高稳定性抵抗位移。粗集料的形状和表面对混合料的稳定性都有影响，因此，要求其应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，有较高的强度，表面粗糙，形状接近立方体，在本高速公路建设中采用了两套反击破式加工粗集料，以确保其规格。用于改性沥青混合料中面层的粗集料石料外观和内在质量均满足工程要求，并且质量稳定。

1.2细集料

沥青混合料中的细集料主要是为了改善矿料级配，增强嵌挤作用，在细集料的选用优质的石灰岩机制砂，并采用优质的石灰岩进行生产加工。

1.3填料（矿粉）

使用矿粉可以减小集料间的空隙，增大矿料的比表面积，从而提高粘聚力，改善其稳定性和密实性，用于改性沥青混合料面

层的填料应洁净、干燥，其质量指标应符合《公路沥青路面技术规范》的技术要求。本次材料采用亚泰水泥集团的生产的矿粉。

1.4 SBS改性沥青技术要求（见下表）

改性沥青技术指标表

技术指标项目 SBS（技术指标） 实测值

Ⅰ-B

针入度25℃，100g，5S，最小 80－100 81

针入度指数PI最小 -0.8 0.3

延度5℃，5cm/min 最小 45 47

软化点 最小 70 73.5

运动粘度135℃最大 3 1.38

闪点℃最小 230 >230

溶解度%最小 99 >99

离析，软化点差℃ 最大 2.5 -

弹性恢复25℃ %最小 60 66

质量损失%最大 1.0 0.08

针入度比25℃ % 最小 55 76

延度5℃ 5cm/min 最小 25 32

（二）、沥青混合料配合比设计：

改性沥青混合料的配合比设计，应按照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40－2004中关于热拌沥青混合料配合比设计的规定，分别进行目标配合比、生产配合比及生产配合比验证三阶段配合比设计，通过马歇尔试验确定矿料级配及最佳改性沥青用量。并进行残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度试验，以检验其水稳定性和高温稳定性是否符合要求，有条件时北方地区还应进行低温弯曲试验，检验其低温抗裂性能。

2.1目标配合比

矿料级配设计时宜将级配曲线走向设计成略呈S型状，LAC-20型矿料级配以9. 5mm筛孔通过量为中轴，上抬头下沉尾，形成嵌挤、密实状态，根据实践经验总结，增加粒径2.36mm~13.2mm的集料用量，可以提高沥青混合料的稳定度和抗车辙能力。

2.1.1粉胶比

小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，要求矿粉含量不宜过多超过沥青含量，小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值即粉胶比应在1.0－1.2之间，最大不得超过1.6%，对于改性沥青上面层混合料矿粉含量宜取5－6％。本工程采用粉胶比1.28，矿粉含量6%。

2.1.2混合料技术指标（见下表）

改性沥青混合料技术指标表

试验项目 要求指标 实测值

击实次数（次） 两面各75 76

稳定度（kN） >7.5 11.1

流值（0.1mm） 20~40 27.2

空隙率（%） 3~6 3.5

饱和度（%） 70~85 76.2

残留稳定度（%） >80 94.2

动稳定度（次） 3000 3321

矿料间隙率（%） >14 14.4

劈裂强度比 （%） >75 89.8

2.1.3注意事项

在改性沥青混和料的设计过程中以下问题应引起注意：

（1）、混和料的拌合和击实温度根据改性沥青路面施工技术规范和沥青胶结料的粘温关系曲线进行确定。由于改性沥青具有较高的粘度，使得改性沥青混合料路面的施工控制难度较大，如拌合、摊铺、碾压的温度控制不严。这样的话会造成改性沥青混合料路面因空隙率过大而发生渗水现象，从而导致沥青路面早期破坏，所以，要求改性沥青混合料的各种温度应高于基质沥青混合料10~20℃，进行室内配合比设计时的拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度相一致。各种温度规定如下：

拌合温度 不小于160℃；初压温度 不小于150℃；复压温度 不小于140℃；终压温度 不小于120℃。成型试件的工作要紧凑，以保证温度散失最小，必须按照规定的击实温度完成试验工作，否则将不能够准确反映出改性沥青及改性沥青混合料的优良性能。

（2）、改性沥青的贮存温度应控制在120℃左右，加热温度为165~170℃，贮存时间不宜过长，应定时进行搅拌，避免改性沥青产生离析。在进行配合比设计时使用的改性沥青也应在规定温度下贮存、加热，并在使用时充分搅拌使其始终处于均匀状态。

（3）、混合料体积指标的测定要统一，对于密级配沥青混合料试件密度的测定统一采用表干法。

（4）、改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求，达不到要求时应采取抗剥落措施：

a、采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的48h浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应小于80%。

b、采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于75%。

2.1.4最佳沥青用量确定

根据马歇尔试验结果，结合实践经验和公路等级、气候条件、交通情况、施工条件综合确定目标配合比最佳沥青用量OAC，然后按最佳沥青用量进行残留稳定度、动稳定度、劈裂强度比检验。如有部分指标不合格，则应重新调整级配或适当调整OAC，改性沥青混合料的最佳沥青用量略大于基质沥青的最佳沥青用量，本工程确定目标最佳沥青用量为4.6%，各项指标均符合要求，不需掺加抗剥落剂。

2.2生产配合比

用经高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性检验合格的最佳沥青用量及±0.3 %三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量，生产配合比的矿料级配应力求接近目标配合比的矿料级配。根据马歇尔试验生产配合比最佳沥青用量确定为4.74%，经残留稳定度、动稳定度和劈裂强度比检验，该沥青用量的各项指标均符合规范要求。

2.3生产配合比验证（标准配合比）

拌合机采用生产配合比进行试拌、试铺，并用拌合的混合料和钻取芯样进行马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比即为生产配合比的沥青用量和矿料级配。试验证明，矿料级配在施工过程中应严格控制，特别是粒径在4.75mm以下各筛孔的通过量大小对沥青用量有很大的影响，如果通过量偏大，使设计空隙率变小，则实际沥青用量与最佳沥青用量比较偏大，致使铺筑成的沥青路面就会出现泛油现象，甚至可能出现拥包、车辙等病害；反之则使设计空隙率变大，实际沥青用量与最佳沥青用量比较偏小，沥青混合料会出现贫油现象，影响路面的使用寿命，因此，严格控制矿料级配是保证沥青路面质量的前提。标准配合比应作为生产上控制依据和质量检验的标准。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更，当材料发生变化或马歇尔指标不符合要求时再重新进行配合比设计。

四、总结

通过本项目SBS改性沥青中粒式沥青混凝土(LAC-20)的各项指标检验和沥青混合料的各项指标检验，所有指标都优于普通沥青和普通沥青混合料。根据道路的使用状况观察，只要配合比设计合理，且在原材料、施工工艺方面严格加以控制，使用SBS改性沥青混合料路用性能将会得到很大的提高，铺筑的路面可以在很大程度上消除或抑制由超限车辆引起的车辙、拥包等病害。