AC-13C上面層SBS改性瀝青混合料配合比設計及性能探究

黃 鑫

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 40041)

引言

瀝青路面具有良好的行車舒適型和優異的使用性能。近年來廣泛應用于各種道路。但高速公路特別是上面層對瀝青路面的性能要求高，因為交通量的增加和荷載的作用下，上面層極易發生車轍，而研究表明SBS改性瀝青混合料具有優異的抗車轍能力，不需要額外添加抗車轍劑，有較好的穩定性。

一個性能優異的配合比離不開原材料的可靠性能。本論文從集料選擇、改性瀝青選擇開始進行配合比設計。

一、原材料

(一)SBS改性瀝青

本研究依托云南某高速公路，采用的SBS改性瀝青由高富公司提供，具體技術指標如下。實測值：針入度(25℃)76mm，延度(10℃)38cm，軟化點(環球法)77℃，閃點269℃，60℃動力粘度1882pa.s，溶解度(三氯乙烯)99.5%，密度(15℃)1.033，薄膜加熱試驗(163℃，5h)：質量變化不大于0.49%，殘留針入度比72%，殘留延度(10℃)27cm。

(二)粗集料

選用的粗集料為玄武巖碎石，表面粗糙、有優異的耐磨性，具體技術指標試驗結果：表觀相對密度9.5-16mm為2.679g/cm3，4.75-9.5mm為2.678g/cm3；吸水率分別為0.40,0.54；水洗法<0.075顆粒含量分別為0.3%，0.1%；磨光值為42；壓碎值10.3%；軟石含量為0.3%；洛杉磯磨耗損失為9.5%；與瀝青的黏附等級為5，粗集料各項指標均滿足設計要求與施工規范。

(三)細集料

所選用的是石灰巖機制砂，具體技術指標試驗結果為0-3mm表觀相對密度為2.699g/cm3，0-5mm密度為2.693g/cm3；砂當量分別為74.6,84.9；棱角性為56.5s，堅固性為4.5，含泥量為1.2%，均滿足設計與規范要求。

(四)礦粉

采用磨細的石灰巖，具體技術指標試驗結果為表觀相對密度2.727cm3，含水量為0.38，親水系數為0.65，塑性指數為2.13。

二、確定礦料級配和最佳瀝青用量

(一)確定礦料級配

級配按照規范要求進行配合比設計，AC-13C級配根據《公路瀝青路面施工技術規范》級配范圍進行確定。確定級配1：13.2mm通過率為95.8%，9.5mm為74.1%,4.75mm為50.1%,2.36mm：34%，1.18mm：27%,0.6mm：18.8%,0.3mm：12.7%,0.15mm：9%，0075mm為6.1%；級配2：13.2mm：95.9%，9.5mm為74.7%,4.75mm為51.3%,2.36mm：36%，1.18mm：29%,0.6mm:19.8%,0.3mm：12.2%,0.15mm：8.6%，0075mm為6.1%。

級配3：13.2mm：96.5%，9.5mm為78.4%,4.75mm為56.5%,2.36mm：38.5%，1.18mm：30.4%,0.6mm:20.9%,0.3mm：13.7%,0.15mm：9.4%，0075mm為6.1%

根據級配1、級配2、級配3進行試驗，初定油石比為5.0%，試驗結果如下：級配1：毛體積密度2.355g/cm3，空隙率5.4穩定度15.3kn，流值3.6；級配2：毛體積密度2.372g/cm3，空隙率4.6%，穩定度18.2kn，流值4.4；級配3：毛體積密度2.344g/cm3，空隙率5.7%，穩定度14.8kn，流值2.9。

根據試驗，確定級配2為最佳級配。

(二)SBS改性瀝青混合料最佳瀝青用量的確定

參照規范設計要求，根據經驗，SBS改性瀝青混合料的油石比大致在5.0%左右。因此本文從5.0%為中間油石比進行設置，油石比變為間隔為±0.3%，制作5組試件進行試驗。具體試驗結果見下表。

根據試驗，確定馬歇爾穩定度較高，油石比的確定以空隙率(4%-5%)和極限破壞應變(>2500)為主要目標，確定最佳瀝青用量為5.0%。

三、SBS改性瀝青混合料性能驗證

根據《公路工程瀝青及瀝青試驗規程(JTG E20-2011)》進行試驗，并對AC-13C瀝青混合料采用最佳油石比進行水穩定性、高溫穩定性、低溫抗裂性檢驗并進行分析。

(一)SBS改性瀝青混合料性能驗證試驗結果

通過一系列試驗，得出殘留穩定度90.1%，凍融劈裂強度比為91.5%，動穩定度為6712，低溫彎曲試驗破壞應變為2715。

由最后的性能驗證試驗結果得出，高富公司生產的某SBS改性瀝青具有優異的水穩定性、高溫穩定性、低溫抗裂性，能夠滿足高速公路上面層的性能需要。

四、結語

(1)通過馬歇爾試驗對AC-13C上面層SBS改性瀝青混合料進行配合比設計，確定了合理的級配范圍，得出了最佳油石比為5.0，并對SBS改性瀝青混合料進行了相關路用性能指標檢驗，結果顯示各項指標均滿足設計及規范要求，表明配合比設計性能穩定可靠。

(2)通過實驗確定高富公司生產的SBS改性瀝青具有優異的性能，能夠滿足設計和規范需要，能夠較好的應用于路面，并具有較優的路用穩定性。