改性瀝青混凝土配合比設(shè)計

易 穎

（湖南省交通科學(xué)研究院，湖南 長沙 410015）

聚合物改性瀝青是全球瀝青改性中普遍采用的材料，它主要是將占瀝青含量 3 %～5 %的塑料、橡膠等聚合物加入瀝青中，能大大改善其使用性能，顯著延長路面服務(wù)年限、降低噪聲、提高行車舒適性和安全性，其中以SBS比較常見。［1］

苯乙烯系熱塑性彈性體（又稱為苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers，簡稱SBCs），目前是世界產(chǎn)量最大、與橡膠性能最為相似的一種熱塑性彈性體。目前，SBCs系列品種中主要有4種類型，即：苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯－異戊二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）；苯乙烯－乙烯－丙烯－苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）。SEBS和SEPS分別是 SBS和 SIS的加氫共聚物。SBS苯乙烯類熱塑性彈性體是SBCs中產(chǎn)量最大（占70 %以上）、成本最低、應(yīng)用較廣的一個品種，是以苯乙烯、丁二烯為單體的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡膠的特性，被稱為“第三代合成橡膠”。與丁苯橡膠相似，SBS可以和水、弱酸、堿等接觸，具有優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度，表面摩擦系數(shù)大，低溫性能好，電性能優(yōu)良，加工性能好等特性，成為目前消費(fèi)量最大的熱塑性彈性體。SBS作為建筑瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改進(jìn)瀝青的耐候性和耐負(fù)載性能。目前SBS主要用于橡膠制品、樹脂改性劑、粘合劑和瀝青改性劑四大應(yīng)域。在橡膠制品方面，SBS模壓制品主要用于制鞋（鞋底）工業(yè)，擠出制品主要用于膠管和膠帶；作為樹脂改性劑，少量SBS分別與聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混，可明顯改善制品的低溫性能和沖擊強(qiáng)度；SBS作為粘合劑具有高固體物質(zhì)含量、快干、耐低溫的特點(diǎn)；SBS作為建筑瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改進(jìn)瀝青混凝土路面的耐久性、低溫和高溫路用性能。［2］

本次高速公路項目根據(jù)礦料和礦粉來源及篩分確定下面層采用重交瀝青 AC－25面層結(jié)構(gòu)，集料均為江西省德安縣白云嶺石料場石灰?guī)r，礦粉為江西省德安華隆重質(zhì)碳酸鈣廠生產(chǎn)，瀝青為深圳路安特高新技術(shù)有限公司生產(chǎn)的SBS改性瀝青（基質(zhì)瀝青為韓國SK重交瀝青AH－70）；瀝青混合料礦料級配范圍在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40－2004基礎(chǔ)上采用粗型密級配，馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及瀝青混合料性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行，并進(jìn)行高速公路下面層組成級配設(shè)計和確定最佳瀝青用量。

1 集料原材料試驗

根據(jù)本次高速公路項目的路面等級、沿線氣候條件、交通特性等及所提供的原材料和設(shè)計要求，下面層集料均采用白云嶺石料場石灰?guī)r，試樣為：1#料20 mm～30 mm，2#料10 mm～20 mm，3#料5 mm～10 mm，4#料0 mm～5 mm，礦粉采用德安華隆重質(zhì)碳酸鈣廠所生產(chǎn)的礦粉。其中集料視密度試驗結(jié)果見表1。

表1 集料視密度試驗結(jié)果（水溫度：20 ℃）

2 瀝青材料試驗

本研究首先對“韓國SK”重交瀝青AH－70（摻加3 %的SBS）進(jìn)行試驗，用以評價基質(zhì)瀝青的性能。具體的試驗結(jié)果見表2。

表2 瀝青基本性質(zhì)試驗結(jié)果

3 瀝青混合料試驗

3.1 集料篩分試驗及合成級配組成設(shè)計

根據(jù)試驗方案和設(shè)計要求，瀝青混合料試驗中、下面層試驗結(jié)果已完成，試驗材料中下面層為江西德安白云嶺石料場石灰?guī)r，通過篩分和摻配，試驗確定合成級配曲線圖見圖 1。集料篩分試驗結(jié)果及通過率見表3。

表3 AC－25篩孔通過率和合成級配組成設(shè)計

圖1 下面層AC－25級配曲線圖

3.2 馬歇爾試驗結(jié)果

AC－25下面層馬歇爾試驗和瀝青用量曲線圖見表4。

3.3 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗

AC－25下面層浸水馬歇爾試驗結(jié)果見表5。

表4 馬歇爾試驗結(jié)果

4 結(jié)論

（1）從混合料配合比設(shè)計結(jié)果來看，瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC1＝4.21 %，由相應(yīng)于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率（或中值）的瀝青用量a1、a2、a3的平均值確定，其中a1＝4.7 %，a2＝3.8 %，a3＝4.13 %；OAC2＝3.9 %，由OACmin與OACmax的中值確定，其中OACmin＝3.92 %，OACmax＝4.24 %，由此得出高速公路下面層的最佳瀝青用量 OAC＝（OAC1＋OAC2）/2＝4.1 %。

（2）從浸水馬歇爾試驗結(jié)果來看，SBS改性瀝青混凝土性能相比于普通瀝青混凝土更好。

1 周殿銘.普通瀝青混凝土與改性瀝青混凝土三大指標(biāo)及力學(xué)性質(zhì)的初探.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2009.10（1）：35～37

2 黃孟元. SBS改性瀝青混凝土配合比設(shè)計及施工控制.湖南交通科技，2009.35（2）：75～79