SMC常温改性沥青混凝土在公路养护维修工程中的应用

王毓明

摘要：本文通过国道312线养护维修工程重铺路段实例，从SMC常温改性沥青的性能指标，以及SMC-13目标配合比的生产和调整，再到铺筑后现场取样检测，详细介绍了在养护维修项目中的经验与教训，对后期施工有一定借鉴作用。

Abstract： In this paper， based on the example of the resurfacing section of the National Highway 312 maintenance and repair project， from the performance index of SMC normal temperature modified asphalt， and the production and adjustment of SMC-13 target mix ratio， to the on-site sampling test after paving， the experience and lessons in the maintenance and repair project are introduced in detail， which has certain reference for the later construction.

關键词：SMC改性沥青;配合比设计;应用

Key words： SMC modified asphalt;mix design;application

中图分类号：TU528.42                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0087-04

0  引言

为推动沥青路面施工向更加“节能、低碳、环保”的方向发展， 对路面出现龟网裂、拥包、局部沉陷等病害，结合当地实际情况，引进了SMC常温改性沥青技术。SMC常温改性沥青混合料在北京、新疆等多个省市、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，涵盖高温干旱、高温多雨、低温冰冻等典型气候片区，填补了沥青路面冬季不宜施工的空白。

1  SMC技术及SMC常温改性沥青的特点

1.1 SMC技术相对于热拌、温拌、冷拌而言，拌和温度介于普通温拌和冷拌之间，低于普通的热拌、温拌沥青混合料，但其集料需要进行加热除去水分，沥青结合料需要在90℃～100℃进行施工作业，拌和温度又高于一般的冷拌材料。

1.2 SMC常温改性沥青技术特点

①施工温度低。沥青加热温度90-110℃（普通90号基质沥青加热温度140-150℃），集料加热温度60℃以上（热拌沥青混合料150-160℃），拌合温度90℃左右。

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铺筑在具有一定模量水平的下承层上，其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、实际使用寿命较高。

2  与SMC有关的概念

2.1 常温的定义

“常温”是相对于热拌、温拌和冷拌而言，拌合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、摊铺、碾压温度可降低到90℃左右。

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%，颜色褐色，密度为0.8-1.0g/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、抗水损坏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

SMC常温改性沥青和一定级配的矿料拌和而成的混合料。

3  原材料

3.1 基质沥青

基质沥青90号

A级道路石油沥青，各项指标均符合规范要求。

3.2 集料

粗集料采用碎石，规格为10-18mm，10-15mm，5-10mm，3-5mm;细集料采用机制砂，规格为0-3mm，填料为矿粉。

4  SMC-13目标配合比设计

4.1 目标配合比矿料级配设计（表1）

根据级配上、下限要求，合成级配完全满足要求。

4.2 目标配合比沥青混合料体积指标检测

以0.4%为间隔，对3.8%～5.4%五组油石比分别进行马歇尔试验（双面击实100次，击实温度110℃）、最大理论密度试验，其中稳定度和流值为养生3d后的测试数据。最大理论密度采用真空法得出。

由表2和图1可知当油石比为4.6%时（即矿料最紧密状态），混合料毛体积密度为2.509，空隙率為3.7%（3-6），矿料间隙率为14.2%（不小于13），沥青饱和度为73.7%（65-75）。

5  SMC-13生产配合比设计

5.1 各档料筛分试验

生产配合比设计中集料由拌合站进行热筛分，最终分为四档料即1#仓（0-3mm），2#仓（10-15mm），3#仓（5-10mm），4#仓（3-5mm）。由现场取料室内进行水洗筛分。（表3）

5.2 集料密度试验

结果见表4。

5.3 生产配合比矿料级配设计

根据各档集料筛分结果进行生产配合比级配合成计算。

根据表5可知，合成级配分别在0.3mm、0.6mm、9.5mm不在上下限范围内。

5.4 生产配合比沥青混合料体积指标检测

以0.4%为间隔，对3.8%～5.4%五组油石比分别进行马歇尔试验（双面击实100次，击实温度110℃），最大理论密度试验，其中稳定度和流值为养生3d后的测试数据。最大理论密度采用真空法得出。见表6。

由表6和图2可知当油石比为4.5%时（即矿料最紧密状态），毛体积密度为2.521，空隙率为3.5%（3-6），矿料间隙率为14.1%（不小于13），沥青饱和度为75.1%（65-75）。最终以生产配合比设计时确定的最佳油石比为准。

5.5 生产配合比水稳定性能验证

本试验水稳定性能验证采用马歇尔残留稳定度性能验证（双面击实100次，击实温度110℃），试验方法按照现行试验规程进行。（表7）

6  施工过程中抽样检测

施工现场抽样检测沥青混合料取自摊铺机后，由于施工项目部只能进行抽提试验，现场只进行了油石比及级配检验。

从表8中可以得知，现场取样抽提后筛分结果与设计级配范围有差异，表中标记部分为超出范围。

7  结论

7.1 SMC-13目标配合比设计结果

①基质沥青为90号A级，SMC常温改性剂产量为沥青的8%。

②石料比例为10-15mm：5-10mm：0-3mm：矿粉=42：22：33：3

③最佳油石比4.6%时，混合料毛体积密度为2.509，空隙率为3.7%，矿料间隙率为14.2%，沥青饱和度为73.7%。

目标配合比各项指标均符合要求。

7.2 SMC-13生产配合比设计结果

①基质沥青为90号A级，SMC常温改性剂产量为沥青的8%。

②石料比例为10-15mm：5-10mm：3-5mm：0-3mm：粉=38：25：7：25：5

③最佳油石比4.5%时，毛体积密度为2.521，空隙率为3.5%，矿料间隙率为14.1%，沥青饱和度为75.1%。

④油石比为4.5%时残留强度比为88%。

生产配合比设计中各项指标均满足要求。

7.3 本试验已圆满完成，但对于SMC常温改性沥青混凝土铺筑技术的推广应用，必须结合实体工程当地的气候条件、交通特点、工程造价、路用材料和施工特点进行优化、改进，使用效果还需继续跟踪、观察。

参考文献：

[1]JTG E20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].2004.