SEAM瀝青混合料的性能與應用

宋閩江

（江蘇東交工程檢測有限公司，江蘇 南京 210002）

0 引言

隨著國民經濟的快速發展，針對交通量大、重載車輛多以及路面施工后開放交通早的特點，有必要在容易引起早期破損的平交路段路面采用強度高、高溫穩定性及耐久性好的瀝青混合料。在綜合比較了多種瀝青改性材料后，選擇了SEAM瀝青混合料添加劑。SEAM（Sulphur－Extended Asphalt Modifierde，硫磺強化瀝青改性劑）是一種由殼牌公司專門研制的用于瀝青路面的混合料添加劑，它是在硫磺里面添加了煙霧抑制劑和增塑劑成分制成的顆粒，用這種顆粒和瀝青共同拌合出來的混合料稱為“硫磺改性瀝青混合料”。SEAM使用簡單，在拌合混合料時替代部分瀝青直接投入到拌缸中，能顯著提高瀝青混合料的高溫穩定性且與其他改性技術相比，具有很好的經濟性。

1 SEAM瀝青混合料配合比設計

1.1 SEAM與瀝青比例的確定

從SEAM的改性機理來看，瀝青混合料中摻加不同量的SEAM，則SEAM改性瀝青混合料析出的晶體形成的網狀結構也會不同，導致瀝青混合料的強度等性能也會大不相同。依據不同SEAM摻入量對瀝青混合料性能的影響，SEAM改性瀝青混和料隨著m（SEAM）∶m（Asphalt）的增大，馬歇爾穩定度也增大，說明SEAM改性瀝青混合料的強度可以通過控制SEAM的摻入量來進行調節。

改變SEAM的摻入量可以獲得全剛性、半剛性、柔性等各種性能的瀝青路面材料：

a）當m（SEAM）∶m（Asphalt）＝1∶1時，SEAM改性瀝青混合料是一種全剛性材料，具有優異的抗車轍性能，但柔性很低，用于面層以下較好；

b）當m（SEAM）∶m（Asphalt）＝2∶3時，得到一種半剛性材料，穩定度比常規的瀝青混合料高，因此鋪筑的路面具有較高的抗車轍性能，同時又能保持足夠的柔度和較好的抗疲勞性能；

c）當m（SEAM）∶m（Asphalt）<3∶7時，得到一種“柔性”材料，與常規瀝青混合料性能基本相似，強度和穩定性略好一些，可以作為面層或基層材料。

由此可見，使用SEAM改性瀝青混合料時，采用多大的m（SEAM）∶m（Asphalt）值，要根據修建道路的功能需要和路面設計的強度、剛度等要求來選擇確定。

SEAM用量的計算采取等體積代換的原則，通過下式進行：

式中：A——常規瀝青混合料設計中瀝青含量（重量百分比）；

R——SEAM替代系數，半剛性、柔性面層一般取R＝1.9；

PS——最終粘結料中SEAM重量比；

Gbitumen——瀝青相對密度。

計算出SEAM＋瀝青總結合料的用量，然后分別計算SEAM和瀝青的用量如下：

1.2 配合比設計

SEAM瀝青混合料的配合比設計包括礦料級配設計與SEAM、瀝青用量的確定，以及配合比的驗證。加入SEAM后的SEAM與瀝青用量只需在上述公式中代入對應類型普通瀝青混合料的最佳瀝青用量進行計算即可得到。

1.2.1 目標配合比設計階段

從施工現場分別取各類礦料進行篩分，計算各礦料的用量，使合成的礦質混合料級配符合范圍。在工程設計級配范圍內計算1～3組粗細不同的配合比，繪制設計級配曲線。反復進行，使礦質混合料級配曲線應接近一條順滑的曲線。當反復調整不能滿意時，宜更換材料設計。根據經驗初選滿足設計要求的級配做為設計級配。通過馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量。按選定的m（SEAM）∶m（Asphalt）比例進行SEAM替換，摻加（瀝青＋SEAM）質量的0.6%抗剝離劑，對馬歇爾體積指標和水穩定性能進行試驗驗證。

1.2.2 生產配合比設計階段

對各熱料倉礦料進行二次篩分，使礦質混合料的級配符合目標設計級配的要求，以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例，供拌合機控制室使用。同時反復調整冷料倉進料比例，以達到供料均衡。取目標配合比設計的最佳瀝青用量和SEAM用量進行馬歇爾試驗驗證，各項體積指標應滿足目標設計要求。

1.2.3 生產配合比驗證階段

用生產配合比進行試拌，瀝青混合料的技術指標合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進行馬歇爾試驗檢驗和抽提試驗，由此確定正常生產用的標準配合比。標準配合比的礦料級配，至少應包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優選的設計級配，并避免在0.3～0.6mm處出現“駝峰”。對確定的標準配合比不得在施工過程中隨意變更。

2 SEAM瀝青混合料工程實例

下面以沿江開發高等級公路（南京江北段）建設工程為例進行探討。

2.1 配合比設計相關數據

沿江開發高等級公路（南京江北段）工程Sup20SEAM改性瀝青混合料目標配合比設計，依據Superpave設計級配各篩孔尺寸通過率見表1，各檔料用量比例見表2。

表1 設計級配的通過率明細表

表2 配合比用料比例

2.2 性能驗證比對試驗

成型相關試件在室溫下放置10d后進行驗證試驗，成型時加入抗剝落劑（摻量為膠結料的0.6%）。SEAM∶瀝青為40∶60。同時成型未添加SEAM的普通道路石油瀝青混合料試件，進行浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、動穩定度試驗相關性能驗證的比對試驗，以此評價SEAM改性瀝青混合料的性能。比對結果見表3～表5。

表3 浸水馬歇爾穩定度比對試驗結果匯總表

表4 凍融劈裂比對試驗結果匯總表

表5 動穩定度比對試驗結果匯總表

從上述比對試驗匯總表中可以看出，添加了SEAM的瀝青混合料的浸水馬歇爾數據、凍融劈裂數據、動穩定度數據均滿足要求，且優于普通道路石油瀝青混合料的性能，以此判定SEAM瀝青混合料添加劑滿足施工需要。

3 結語

隨著SEAM瀝青混合料在我國的進一步推廣，必將在我國的道路建設中發揮重要作用。

由前文可知，合理的材料配合比設計應該在符合相關規范給出的包括強度、耐久性均勻性、和經濟性等要求的前提下，確定各種成分的用量，獲得最經濟和適用的瀝青混合料。要對SEAM瀝青混合料路面配合比設計深入系統的研究，使瀝青混合料配合比設計體系更加科學合理、方便快捷，從而推動SEAM瀝青混合料發展。同時根據實例，可供同類工程借鑒。

[1]王捷.SEAM瀝青路面施工技術指南[R].南京：東南大學，2008.

[2]周松年.淺談改性瀝青混凝土配合比設計[J].科技創新導報，2008，（1）：13-15.

[3]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[4]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].