MAC改性沥青在SMA路面中的应用

2018-12-11陈利平

山西建筑 2018年32期

陈利平

(山西远大公路桥梁建设养护有限公司，山西忻州 034000)

MAC改性沥青是一种新型的路面材料，在美国、加拿大等国家已有二十余年的使用经验。与我国常用的SBS改性沥青相比，路用性能不相上下，但改性费用只有SBS的60%，性价比高。由于经济效益显著，MAC改性沥青在我国一些省市的高速公路新建或改扩建工程中得到广泛应用，使用效果良好，沥青路面耐久性和高温稳定性显著提高。

MAC改性沥青具有较高粘度和稳定性(如图1所示)，高温时沥青粘度是普通沥青的10倍，是SBS改性沥青的2倍，特别适用于粗集料骨架(嵌挤)结构，将其应用于SMA结构，能保证骨料表面有较厚的沥青膜，不加纤维稳定剂，也不析漏。在保证使用性能的条件下，使SMA降低材料成本20%左右，同时减少施工难度，大幅降低工程造价。

1 概述

MAC改性沥青，是多级沥青的缩写，英文全称：MULTIGR ADEASPHALT CEMENT，具有粘度大、软化点高、感温性小、抗老化性能好等优点。与我国常用的AH-70基质沥青进行性能比较(见表1)，可以看出，基质沥青的温度敏感性明显高于MAC沥青。在拌制的混合料抗老化性能对比上，MAC改性沥青要明显比基质沥青优越。SBS是我国使用最多的改性沥青，将其与MAC进行性能对比，SBS的粘度和抗老化性能明显不如MAC，但其在弹性恢复和低温劲度上比MAC略强。

表1 MAC-70号与AH-70性能对比

在我国开展的研究表明，MAC改性沥青可将沥青PG等级由PG64-22提高到PG76-22,PG82-28，软化点达到80 ℃以上。将MAC改性沥青应用于路面铺筑，可使得路面性能得到全面提升，使得成型后的路面耐久性和抗车辙能力显著提高，路面发生的病害明显减少，路面寿命得到有效延长。

SMA路面(英文：Stone Matrix Asphalt，简称SMA)是一种新型的沥青混凝土路面结构，在高速公路路面铺设中使用最多，具有抗车辙能力强，耐高温、抗低温、稳定性好、不开裂、不透水、防水性能好、路面噪声小、使用寿命长等优点。与普通沥青碎石路面相比，SMA路面的特点在于沥青用量大(一般在6%左右，是普通沥青路面的2倍)，粗集料多，矿粉高达10%。

在SMA路面施工中应用MAC沥青，能充分利用其高粘度的特性，在集料表面形成较厚的沥青膜而不发生离析，增强沥青与集料的粘结力，有效阻止水分侵入，在起到抗水毁作用的同时，还具有显著的高温抗车辙能力，能显著提升路面的耐久性。

在某高速公路施工中，路面结构层设计如下：4 cm厚SMA上面层(MAC沥青)+5 cm厚AC-20中面层+6 cm厚AC-25下面层，成型后的路面压实度99%、现场空隙率5.4%、构造深度0.86，各项路用性能指标均达到设计要求，且混合料和易性好。笔者对该MAC沥青SMA路面施工中的各工序要点进行了总结，以期借鉴。

2 混合料设计要点

在沥青混合料中，配合比设计和施工水平是影响路面质量和使用寿命的最直接因素，须重视和采取有效措施确保混合料设计质量。

MAC改性沥青SMA混合料和普通沥青SMA混合料的设计方法基本相同，不同之处在于粘结料采用MAC改性沥青时，可添加纤维稳定剂,也可不添加。本项目选择添加纤维稳定剂。

MAC改性沥青须在高温下进行浇模。由于MAC改性沥青的高温粘度大，要想实现在较低温度下基质沥青或其他改性沥青就能达到的流体状态，达到真实的软化点结果，就须加热到更高温度，使得沥青完全融化均匀。

与SBS改性沥青相同，制备MAC改性沥青混合料试件时，从粘温曲线得到的拌和与击实成型温度太高。在进行的混合料配合比试验中，应根据不同的混合料类型采取适宜的温度，一般拌和温度控制在170 ℃～190 ℃，SMA混合料击实成型温度控制在170 ℃～175 ℃。在进行配比设计时，MAC改性沥青混合料中的沥青用量应不高于基质沥青用量。

由于马歇尔试验结果和现场碾压工艺不同，且混合料拌和精度误差必然存在，可降低0.1个百分点的沥青用量，有助于防止路面泛油和空隙率偏低。在本项目中，确定最佳沥青用量为5.7%，确定10 mm～20 mm∶5 mm～10 mm∶砂∶矿粉∶沥青用量=42∶34∶14∶10∶5.8。

3 原材料质量

在SMA路面施工中，为确保路面质量达到设计要求，须做好混合料级配设计，从源头上进行原材料质量控制，坚持对施工各环节采取有效的质量控制措施。

1)MAC改性沥青。SMA路面采用MAC70号(麦克)改性沥青。2)粗集料。在SMA混合料中，粗集料起嵌挤作用，须用坚硬、粗糙的硬质石料。在本项目施工中，采用10 mm～15 mm,5 mm～10 mm两组玄武岩石料，要求表面粗糙，棱角性好，其中的针片状含量控制在9.9%以下，压碎值7.7%，磨光值55BPN，与沥青的粘附性达到4级。3)细集料。采用玄武岩机制砂，具有一定的粗细级配。4)矿粉。SMA混合料中的矿粉用量大，矿粉质量直接影响混合料质量。本项目采用磨细的石灰岩粉，严禁使用回收粉。为提高混合料质量，在矿粉中掺加占矿粉总量30%且不超过矿料总量2%的生石灰粉。5)纤维稳定剂。采用木质素纤维，技术指标见表2，掺量为混合质量的0.3%。

表2 采用的木质素纤维检测结果

4 施工要点

MAC改性沥青的最大特性在于粘度高，要明显优于基质沥青和SBS改性沥青，作为SMA混合料的粘结料使用特别适用。

MAC沥青混合料施工与普通沥青没有多大区别。只是在进行施工温度控制时，要求有较高的施工温度(比SBS改性沥青高)，MAC沥青温度较普通沥青高10 ℃～20 ℃,要特别注意进行碾压温度控制，要求碾压终了温度不低于110 ℃，压实作业须严格遵循“高温、强振、快压”的原则进行。

4.1 MAC改性沥青生产

在基质沥青中掺加适量MAC改性剂，搅拌均匀后，通过系列的化学反应生产出大量的极性物质，进行聚集后形成网状格架结构，大大增强沥青的内聚力，同时增强沥青与集料表面的粘附力。在MAC改性沥青生产中，采用的基质沥青应为中间基沥青。在本项目施工中，MAC改性剂由山东华瑞道路材料公司生产，使用AH-70道路沥青为基质沥青。生产流程：在反应罐中，将基质沥青加热至195 ℃～200 ℃。开动搅拌机，同步缓慢匀速加入改性剂。改性剂掺量按基质沥青2.5%(外掺)进行控制，投料时间控制在20 min左右。继续不间断搅拌30 min，同时上下打循环搅拌20 min，改性沥青出料，出厂装车温度控制在180 ℃。要求做到每罐改性沥青必检，进行软化点实验，要求软化点指标不低于70。MAC改性沥青运到拌和厂后，直接泵送入沥青储存罐中，不允许使用铝制容器进行运输和存储。要求将沥青装车温度控制在180 ℃，运到拌和厂的温度应不低于150 ℃，须将装卸间隔时间控制在36 h内。