I-D型SBS改性瀝青混合料AC-13C配合比設計

吳金清

(廈門捷航工程檢測技術有限公司，福建 廈門 361009)

1 工程概況

汕頭市東海岸新城項目中濱海大道(又稱東海岸大道)是汕頭市東海岸新城濱海主干道，全長16.4 km，道路紅線寬度43～69.5 m，雙向8車道，投資總額約44億元。

隨著城市經濟與交通行業不斷的發展，對交通路面條件的要求也越來越高。為提高路面的使用性能并延長路面壽命、行車安全性和舒適性，道路路面優先選用瀝青混合料設計。但由于汕頭市地處南方，全年平均氣溫21℃～27 ℃，屬亞熱帶季風氣候，若使用普通瀝青會出現高溫穩定性較差、易老化,嚴重影響到瀝青路面的使用壽命,故在濱海大道路面工程建設中改性瀝青混合料得到了廣泛的應用。

SBS改性瀝青混合料是一種技術含量與附加值較高的新型優質筑路材料，應用于路面可提高行車舒適性與安全。

據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004)[1]中對聚合物改性瀝青技術要求，SBS類(I類)分為A、B、C和D四個等級，其中I-D型適合在氣溫較高的地區的道路建設中應用[2]。根據工程特點和結合具體實際情況，汕頭市濱海大道工程中有多段路面及橋面結構層設計采用I-D型SBS改性瀝青混合料(AC-13C)作為路面上面層。

2 試驗原材料

2.1 瀝 青

本瀝青混合料配合比設計瀝青采用I-D型SBS改性瀝青，生產廠家為茂名某公司。其主要性能檢測結果見表1。

表1 I-D型SBS改性瀝青主要檢測結果

2.2 礦 粉

本瀝青混合料配合比設計采用礦粉為生產廠家梅縣建材廠，主要性能檢測結果見表2。

表2 礦粉主要檢測結果

2.3 細集料

本瀝青混合料配合比設計采用細集料為本地石屑，公稱直徑0～5 mm，表觀相對密度為2.672 g/cm3，顆粒級配檢測結果見表3。

表3 細集料顆粒級配檢測結果

2.4 粗集料

本瀝青混合料配合比設計采用粗集料本地碎石，公稱直接分別為5～10 mm和10～15 mm，主要檢測結果及其顆粒級配檢測結果見表4～8。

表4 5～10 mm碎石主要檢測結果

表5 5～10 mm碎石主要顆粒級配檢測結果

表6 10～15 mm碎石主要檢測結果1

表7 10～15 mm碎石主要檢測結果2

表8 10～15 mm碎石主要顆粒級配檢測結果

注：據《公路瀝青路面施工技術規范》中附錄B.3.2條規定，當單一規格集料某項技術指標不合格，但不同粒徑規格的材料按級配組成的集料混合料指標能符合規范要求時，允許使用[1]。

3 配合比設計

3.1 設計依據

瀝青混合料配合比依據《公路工程集料試驗規程》(JTG E42-2005)[3]、《公路瀝青路面施工技術規范》[1]和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)[4]等的相關規范進行設計。

瀝青混合料必須在對同類型公路配合比設計和使用情況調查研究的基礎上，充分借鑒成功經驗，選用符合要求的材料進行配合比設計。本工程根據規范與經驗選用馬歇爾試驗配合設計方法，確定最佳瀝青用量及檢驗混合料各項性能指標。

3.2 礦料組成設計

混合料礦料級配應符合工程設計規定的級配范圍，并滿足公路等級、氣候條件和交通量的需求。通常對夏季氣溫高且高溫持續時間較長、重載交通多的路段，宜選用粗型(C型)密級配，并取較高的設計空隙率，根據新津河大橋上面層結構功能要求，選用密實式粗級配AC—13C。依據設計規范對原材料進行檢驗，組成混合料礦料級配范圍需符合設計要求。

采用各原材料級配檢測結果,計算各原料的用量比例,使合成的礦料級配符合規范要求，并使礦料合成級配曲線基本上與要求級配范圍中值線相重合。本配合比設計合成級配組成見表9。

表9 合成級配組成

由表9所得本配合比設計礦料級配比例為：礦粉∶石屑(0～5 mm)∶碎石(5～10 mm)∶碎石(10～15 mm)=5%∶46%∶25%∶24%。

3.3 最佳油石比計算

根據實踐經驗選擇適宜的瀝青用量以0.5%間隔變化取5個油石比，用試驗室的小型拌和機與礦料混合料拌和成瀝青混合料，并擊實成型馬歇爾試件，要求擊實溫度160 ℃，錘擊次數正反兩面各75次，試件高度(63.5±1.3)mm。測定試件密度并計算空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率，檢測馬歇爾穩定度及流值等物理力學性質。

取馬歇爾穩定度和密度最大值相對應的瀝青用量(通常用油石比表示)為a1和a2，空隙率范圍中值或目標空隙率對應的瀝青用量a3，以及飽和度范圍中值對應的瀝青用量a4，最佳油石比計算表見表10。

表10 最佳油石比計算表

由表10計算表可得a1=5.50%；a2=5.60%；a3=5.35%；a4=5.45%；取OAC1=(a1+ a2+ a3+ a4)/4=5.48%。

OACmin=5.10%；OACmax=5.95%；取OAC2=(OACmin+OACmax)/2=5.52%，取最佳油石比OAC=5.5%。

3.4 目標配合比

綜合分析，本I-D型SBS改性瀝青混合料配合比設計取最佳油石比5.5%，混合料目標配合比見表11。并根據本配合比拌制瀝青混合料馬歇爾試件,檢驗其各項性能是否滿足技術要求，試驗結果見表12。

表11 I-D型SBS改性瀝青混合料配合比比例

依據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2017)及《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)的規定：此瀝青混合料的各項指標符合瀝青混合料配合比AC-13C的技術要求。

3.5 生產配合比

用于生產的施工配合比應根據當日各礦料及生產環境的影響進行篩分調整，各料倉進料比例應多次調整以達到供料平衡，確保施工配合比與設計配合比基本一致。由于拌和樓設備運作功能控制變量較多，并不能完全按預定設計工作，與試驗室所用小型拌和機存在拌和偏差，故對油石比及礦料級配驗證應考慮修正。

表12 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

4 問題、分析、對策和實踐應用

在進行I-D型SBS改性瀝青混合料配合比設計和生產過程中，存在的一些問題及對其解決分析(包括需要注意項)如下。

1)由于本工程瀝青混合料拌和站位于廣東東部的汕頭市新溪鎮，而I-D型SBS改性瀝青生產方地處廣東西部的茂名市，相距地勢偏遠，交通不便。這對改性瀝青的運輸和儲存溫度的保持有較高的要求，若到場溫度低于140℃易使改性瀝青黏度增大，導致泵送油管堵塞。對此本工程選用過

濾網較大的瀝青泵過濾器，并加強對油管的保溫措施，保證泵送順暢。

2)生產配合比試拌過程中，由于初設干拌時間(10 s)過長導致集料棱角磨細和擠散泥塊，故在拌和取料驗證配合比時生產級配細顆粒增多，混合料空隙率減小。而初設濕拌時間(35 s)較短導致瀝青對礦料裹覆不夠，影響混合料均勻性。對此本工程將混合料拌和時間調整為：干拌5 s，濕拌40 s。

3)試驗室馬歇爾擊實后測混合料密度與現場攤鋪壓實后取芯得到的混合料密度對比偏小，找尋原因發現為擊實前使用的插刀對瀝青混合料的插搗不完全。為此換用可插搗到試模底部的大螺絲刀，并注意插搗時不戳破底部紙片。

4)汕頭地處東南沿海，高溫多雨，濕度較大。I-D型SBS改性瀝青對溫濕度要求較高，在生產及攤鋪應時刻保持對溫濕度的監控，并密切關注天氣情況做好預防措施，例如可在料場搭建防水棚阻止雨水侵濕影響。

5)2017年11月汕頭東海岸大道使用SBS改性瀝青混合料對整條道路進行攤鋪，該公路通車兩年多無出現各種病害。通過使用SBS改性瀝青混合料，不僅顯著延長瀝青路面的使用壽命，降低維修成本，同時還保證了交通舒適、經濟的運行服務能力。

5 結束語

通過對I-D型SBS改性瀝青混合料配合比設計過程，得出以下經驗和建議，可供相關類似工程參考。

1)可通過選用優質的瀝青原料、良好的礦料級配及合適的瀝青用量改善瀝青混合料的空隙率、飽和度和穩定度等關鍵指標，從而完成滿足要求的I-D型SBS改性瀝青混合料配合比設計。

2)在保證改性瀝青性能合格情況下宜選用就近改性瀝青生產廠家，以減少瀝青原料運輸成本，保證原料運輸溫度。

3)生產配合比在拌和樓拌和過程中影響拌和因素較多，對混合料的路用性能的影響也多方面。故應該隨時監測礦料倉供料情況，并抽取出料口和現場攤鋪段的混合料進行試驗，保證混合料生產質量。

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