常温改性沥青筑路技术应用探讨

彭正军

摘 要：该文根据省道202线K0+000～K3+100段常温改性沥青碎石混合料路面试验段的施工，初步总结了在陇东地区，常温改性沥青混合料的有关技术指标、施工工艺控制等，为该项技术的大力推广提供了一些基础性试验数据和施工经验。

关键词：常温改性沥青；施工工艺；技术参数

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0099-02

为了推动沥青路面施工向更加“节能、低碳、环保”的方向发展，引进了SMC常温改性沥青技术，并进行了试验路段的施工，对常温改性沥青混合料的有关技术指标、施工工艺进行了总结。

1 工程概况

省道202线K0+000～K5+800段路面龟裂、网裂严重，路面不规则的纵、横向裂缝较多，路面多处出现松散、破损，平整度较差，经检测基层强度满足要求。在K0+000～K3 +100铺筑SMC常温改性沥青碎石混合料路面，在K3+100～K5+800铺筑热拌沥青混凝土路面，通过阶段性的观测比较，验证常温改性沥青技术的路用性能。

2 SMC常温改性沥青混合料简介

SMC常温改性沥青混合料在北京、新疆等21个省市、不同气候条件的地区得到了成功应用，取得了良好的社会经济效益，根据其他省份的成功经验，SMC常温改性沥青技术优势是：

（1）施工温度低。沥青加热温度90-110℃、集料加热温度60℃-100、拌合温度90℃左右，而热拌沥青混合料的沥青加热温度140-150℃、集料需加热至150-160℃。

（2）施工温度相对宽松。施工时基本可以忽略混合料的自身温度、环境温度对施工质量的影响，因此施工便捷，施工组织灵活，能够保证施工质量的同时提高施工进度。

（3）路用性能优良。SMC常温改性沥青混合料抗高温剪切变形能力、抗疲劳开裂能力、抗低温开裂能力、抗松散剥落能力较高、实际使用寿命较长。

2.1 “常温”的定义

“常温”是相对于热拌、温拌和冷拌而言，拌和温度低于普通的热拌、温拌沥青混合料，但其集料需要加热除去水分，拌和温度可降低到90℃左右，摊铺、碾压温度可降低到30-90℃。

2.2 SMC常温沥青改性剂

SMC常温沥青改性剂是人工合成的高聚物弹性体，以废旧轮胎、塑料炼制的橡胶油为主要成份，约占改性剂重量的80%，其他辅助化工原材料占重量的20%，颜色呈褐色，密度为0.8-1g/cm3，闪点在55℃-110℃间。改性剂可熔融在沥青中以提高沥青的路用性能，如高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损害性能及抗疲劳开裂性能，同时改善了沥青混合料的施工和易性。

2.3 SMC常温改性沥青

一定剂量的SMC常温改性剂与基质沥青在一定条件下熔融混合而成的一种改性沥青，在常温条件下具有一定的流动性，经过一定时间的挥发固化后，与聚合物改性沥青性能相当。

2.4 SMC常温改性沥青混合料

由SMC常温改性沥青和一定级配的矿料拌和而成的混合料。

3 施工准备

3.1 一般规定

沥青面层施工前需准备好所需的原材料并检验合格，编制详细的施工组织设计，准备好所需要的机械设备、试验检测设备，完成目标配合比设计，通过现场验证确定最终的生产配合比，施工管理及技术人员及时到场。

3.2 主要施工机械设备

沥青路面施工机械设备的型号和数量满足施工要求，保证路面施工的连续性，试验路段施工时，主要施工機械的性能和数量如下。

（1）拌和设备。采用亚龙筑机制造有限公司生产的2500型间歇式沥青拌和楼，热料仓4个（筛孔5mm，11mm，22mm，37mm），冷料仓5个，沥青罐2个（各50吨），烘干滚筒采用煤粉加热，沥青罐加热方式为导热油。为了使改性剂与沥青完全融溶，利用沥青泵上下循环掺入改性剂的沥青。拌和设备的主要性能是：1）配备电子重量传感器和红外线温度传感器，能准确控制材料数量和温度。2）具有二次除尘设备，能够收集大部分粉尘，避免有害粉尘排放到空气中，并采用湿法排放粉尘。3）具有能保温的贮料仓，存储能力80t。4）混合料拌和由计算机控制，能逐盘打印集料和沥青的加热温度、混合料的拌和温度、材料用量和每盘混合料的重量。

（2）运输车辆。根据运距和拌和机功率配备了数量足够的自卸汽车，总运力不小于拌和机产量，每台汽车载重量不小于20t。运料车具有紧密、清洁、光滑的金属底板和墙板，装料前均匀喷撒防粘油。为了减少温度降低和防止污染，所有运输的混合料覆盖保温帆布蓬。

（3）摊铺机。采用徐工集团JM813H型沥青摊铺机，夯板与震动整平板的频率，可根据需要进行调整。摊铺机配有2套自动滑撬，与整平板自动控制的传感器相组合，控制混合料的摊铺厚度和平整度。

（4）压路机。配备13t双钢轮振动压路机1台、30t胶轮压路机1台。

（5）其它设备。8t洒水汽车1辆、混凝土切割机1台、吹风机2台。

3.3 原材料性能检验

集料、沥青取样检测合格。

4 材料

4.1 沥青

试验段基质沥青采用壳牌90号A级道路石油沥青，各项指标均符合设计要求。

4.2 集料

试验段粗集料采用碎石，规格为10-15mm，5-10mm，3-5mm，细集料采用石屑，规格为0-3mm，均产自宁夏太阳山。填料为325号普通硅酸盐水泥，代替矿粉。

4.3 SMC常温改性剂

常温改性剂掺量根据基质沥青类型、气候及交通量情况进行确定，本项目按沥青质量的8%进行掺量。

5 常温改性沥青混合料配合比设计endprint

5.1 沥青混合料配合比设计

SMC常温改性沥青混合料配合比设计主要包括：目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。

在理论配合比设计中，要根据使用条件的要求，选择SMC改性沥青混合料中改性剂的掺量，本项目中改性剂的掺量为沥青质量的8%。按照不同油石比条件下沥青混合料的油石比与矿料的压实密度曲线来确定矿料最大压实密度，以矿料的最大压实密度对应的油石比作为沥青混合料的最佳油石比。要做5-6个不同油石比沥青混合料的压实试验（每个油石比应做4次平行试验），依次相差0.3%-0.4%油石比，且其中至少有2个大于或2个小于最佳油石比。在混合料的理论配合比设计中应根据石料的密度，按照间断级配、骨架结构原理，优化混合料的实际级配，并进行相关的性能验证。

5.2 目标配合比设计

（1）目标配合比矿料级配设计。根据各档集料筛分结果进行目标配合比级配合成计算。由于试验路段实施的是3.5cm厚应力吸收层罩面，考虑到陇东地区的气候条件，选择SMC-13级配，并在级配范围中值的基础上，适当向最大密度曲线靠拢，以增大混合料的密度，增加沥青用量，改善沥青混合料的综合性能。因2.36mm-4.75mm矿料用量较少，故目标配合比设计时没有添加3-5mm碎石（S14）。根据级配上、下限要求，合成级配完全满足要求。

（2）目标配合比沥青混合料试验检测。以0.4%为间隔，对3.6%-4.8%四组油石比分别进行马歇尔试验（双面击实100次，击实温度110℃），测定稳定度和流值，并用实测法计算理论最大相对密度。

根据油石比与矿料的压实密度曲线，当油石比在4.4%时矿料压实密度值最大，对应的混合料毛体积相对密度为2.434，理论最大相对密度为2.511，空隙率为3.1%，矿料间隙率为11.7%，沥青饱和度为74.0%。因此以4.4%为最佳油石比，同时进行水稳定性能验证，测得浸水残留稳定度为91%，满足要求。

5.3 生产配合比设计及验证

生产配合比设计中集料由拌合站进行热筛分，根据现场拌和楼的情况，最终分为三档料，即2号仓（11-22mm），3号仓（5-11mm），4号仓（0-5mm）。现场取样，然后进行水洗筛分试验。根据各档集料筛分结果进行目标配合比级配合成计算，根据级配上、下限要求，合成级配完全满足要求。

以0.4%为间隔，对3.6%～5.2%五组油石比分别进行马歇尔试验，测定稳定度和流值，并用实测法计算理论最大相对密度。

根据油石比与矿料的压实密度曲线，当油石比为4.4%时矿料压实密度达到最大值，对应的毛体积相对密度为2.411，理论最大相对密度为2.507，空隙率为3.8%，矿料间隙率为14.2%，沥青饱和度为72.9%。即当油石比为4.4%时，为混合料最紧密状态，各体积指标均满足要求。综合考虑最佳油石比定为4.4%。

通过马歇尔浸水残留稳定度性能验证，测得浸水残留稳定度为88%，符合设计要求。

6 试验段施工参数

6.1 改性沥青生产

将基质沥青打入沥青罐内，使温度降至90°-110℃范围内，开启循环泵，然后将常温沥青改性剂泵入沥青罐内（掺量为沥青质量的8%），搅拌约1-3h，使改性剂完全融解于基质沥青中，保持改性沥青温度在100℃左右。

安全注意事项：沥青温度不宜超过110℃，防止改性剂与沥青混溶时遇热着火或发生喷射。沥青罐中存储的沥青不应超过其容积的2/3，操作人员应该远离沥青罐口，以免沥青喷射出罐外烫伤操作人员。严禁在沥青罐附近设置火源，并禁止吸烟。

6.2 拌合站生产参数

现场热料仓比例为11-22mm：5-11mm：0-5mm：矿粉=38：25：33：4，油石比为4.4%。拌合时间为30s，混合料应均匀一致，无花白料、无结团成块或粗细集料离析现象。沥青加热温度100-110℃，石料加热温度110-120℃，沥青混合料出厂温度90-120℃。

6.3 现场摊铺参数

摊铺机分料室的螺旋分料器将沥青混合料分向两侧，当混合料将分料器上部淹埋1/2时，方可开始摊铺。摊铺机摊铺速度为1m/min-3m/min，松铺系數1.2，摊铺温度90-100℃。

6.4 现场碾压

碾压按照初压、复压、终压进行，压实效果主要依靠胶轮压路机揉搓碾压，但要及时涂抹隔离剂或喷水防止粘轮现象。初压采用13吨双钢轮压路机碾压3-4遍，温度90℃左右；复压采用30吨胶轮压路机碾压6-7遍，终压采用13吨双钢轮压路机碾压1遍，碾压终了温度在50℃以上，开放交通的温度不高于50℃。

7 试验段结论

7.1 目标配合比设计结果

（1）基质沥青为90号A级道路石油沥青，SMC常温改性剂掺量为沥青质量的8%。

（2）矿料比例为10-15mm碎石：5-10mm碎石：0-3mm碎石：矿粉=48：18：32：2。

（3）最佳油石比为4.4%时，混合料毛体积密度为2.434g/cm3、空隙率为3.0%、矿料间隙率为11.8%、沥青饱和度为74.5%、马歇尔稳定度为7.99KN、流值为4.37mm、残留稳定度为91%，实测各项指标符合要求。

7.2 生产配合比设计结果

（1）基质沥青为90号A级道路石油沥青，SMC常温改性剂掺量为沥青质量的8%。

（2）热料仓比例为11-22mm碎石：5-11mm碎石：0-5mm碎石：矿粉=38：25：33：4。

（3）最佳油石比4.4%时，混合料毛体积密度为2.408g/cm3、空隙率为3.9%、矿料间隙率为14.2%、沥青饱和度为72.6%、马歇尔稳定度为8.35KN、流值为3.89mm、残留稳定度为88%，实测各项指标符合要求。

7.3 抽样检测结果

（1）抽样检测油石比均在4.3%～4.7%之间，集料级配符合配合比设计要求。

（2）两次抽样检测中马歇尔稳定度分别为10.18KN、10.32 KN，均大于8KN；流值分别为3.29mm、3.70mm；残留稳定度为91%，大于要求的75%，实测各项体积指标均符合要求。

8 结语

大力推广应用“节能、低碳、环保”的筑路材料是社会发展的客观需要，也是建设和谐交通、构建和谐社会的重要体现。常温改性沥青筑路技术在我省尚处于试验阶段，我们将继续加强研究试验，为该项技术在我省的大力推广提供基础性试验数据和原始资料。

参考文献

[1]《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）.

[2]《SMC系列常温改性沥青及混合料企业标准》（四川国星高分子树脂有限公司企业标准，2013-10-20发布）.endprint