常溫改性瀝青筑路技術應用探討

彭正軍

摘 要：該文根據(jù)省道202線K0+000～K3+100段常溫改性瀝青碎石混合料路面試驗段的施工，初步總結了在隴東地區(qū)，常溫改性瀝青混合料的有關技術指標、施工工藝控制等，為該項技術的大力推廣提供了一些基礎性試驗數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗。

關鍵詞：常溫改性瀝青；施工工藝；技術參數(shù)

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0099-02

為了推動瀝青路面施工向更加“節(jié)能、低碳、環(huán)?！钡姆较虬l(fā)展，引進了SMC常溫改性瀝青技術，并進行了試驗路段的施工，對常溫改性瀝青混合料的有關技術指標、施工工藝進行了總結。

1 工程概況

省道202線K0+000～K5+800段路面龜裂、網(wǎng)裂嚴重，路面不規(guī)則的縱、橫向裂縫較多，路面多處出現(xiàn)松散、破損，平整度較差，經(jīng)檢測基層強度滿足要求。在K0+000～K3 +100鋪筑SMC常溫改性瀝青碎石混合料路面，在K3+100～K5+800鋪筑熱拌瀝青混凝土路面，通過階段性的觀測比較，驗證常溫改性瀝青技術的路用性能。

2 SMC常溫改性瀝青混合料簡介

SMC常溫改性瀝青混合料在北京、新疆等21個省市、不同氣候條件的地區(qū)得到了成功應用，取得了良好的社會經(jīng)濟效益，根據(jù)其他省份的成功經(jīng)驗，SMC常溫改性瀝青技術優(yōu)勢是：

（1）施工溫度低。瀝青加熱溫度90-110℃、集料加熱溫度60℃-100、拌合溫度90℃左右，而熱拌瀝青混合料的瀝青加熱溫度140-150℃、集料需加熱至150-160℃。

（2）施工溫度相對寬松。施工時基本可以忽略混合料的自身溫度、環(huán)境溫度對施工質(zhì)量的影響，因此施工便捷，施工組織靈活，能夠保證施工質(zhì)量的同時提高施工進度。

（3）路用性能優(yōu)良。SMC常溫改性瀝青混合料抗高溫剪切變形能力、抗疲勞開裂能力、抗低溫開裂能力、抗松散剝落能力較高、實際使用壽命較長。

2.1 “常溫”的定義

“常溫”是相對于熱拌、溫拌和冷拌而言，拌和溫度低于普通的熱拌、溫拌瀝青混合料，但其集料需要加熱除去水分，拌和溫度可降低到90℃左右，攤鋪、碾壓溫度可降低到30-90℃。

2.2 SMC常溫瀝青改性劑

SMC常溫瀝青改性劑是人工合成的高聚物彈性體，以廢舊輪胎、塑料煉制的橡膠油為主要成份，約占改性劑重量的80%，其他輔助化工原材料占重量的20%，顏色呈褐色，密度為0.8-1g/cm3，閃點在55℃-110℃間。改性劑可熔融在瀝青中以提高瀝青的路用性能，如高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能、抗水損害性能及抗疲勞開裂性能，同時改善了瀝青混合料的施工和易性。

2.3 SMC常溫改性瀝青

一定劑量的SMC常溫改性劑與基質(zhì)瀝青在一定條件下熔融混合而成的一種改性瀝青，在常溫條件下具有一定的流動性，經(jīng)過一定時間的揮發(fā)固化后，與聚合物改性瀝青性能相當。

2.4 SMC常溫改性瀝青混合料

由SMC常溫改性瀝青和一定級配的礦料拌和而成的混合料。

3 施工準備

3.1 一般規(guī)定

瀝青面層施工前需準備好所需的原材料并檢驗合格，編制詳細的施工組織設計，準備好所需要的機械設備、試驗檢測設備，完成目標配合比設計，通過現(xiàn)場驗證確定最終的生產(chǎn)配合比，施工管理及技術人員及時到場。

3.2 主要施工機械設備

瀝青路面施工機械設備的型號和數(shù)量滿足施工要求，保證路面施工的連續(xù)性，試驗路段施工時，主要施工機械的性能和數(shù)量如下。

（1）拌和設備。采用亞龍筑機制造有限公司生產(chǎn)的2500型間歇式瀝青拌和樓，熱料倉4個（篩孔5mm，11mm，22mm，37mm），冷料倉5個，瀝青罐2個（各50噸），烘干滾筒采用煤粉加熱，瀝青罐加熱方式為導熱油。為了使改性劑與瀝青完全融溶，利用瀝青泵上下循環(huán)摻入改性劑的瀝青。拌和設備的主要性能是：1）配備電子重量傳感器和紅外線溫度傳感器，能準確控制材料數(shù)量和溫度。2）具有二次除塵設備，能夠收集大部分粉塵，避免有害粉塵排放到空氣中，并采用濕法排放粉塵。3）具有能保溫的貯料倉，存儲能力80t。4）混合料拌和由計算機控制，能逐盤打印集料和瀝青的加熱溫度、混合料的拌和溫度、材料用量和每盤混合料的重量。

（2）運輸車輛。根據(jù)運距和拌和機功率配備了數(shù)量足夠的自卸汽車，總運力不小于拌和機產(chǎn)量，每臺汽車載重量不小于20t。運料車具有緊密、清潔、光滑的金屬底板和墻板，裝料前均勻噴撒防粘油。為了減少溫度降低和防止污染，所有運輸?shù)幕旌狭细采w保溫帆布蓬。

（3）攤鋪機。采用徐工集團JM813H型瀝青攤鋪機，夯板與震動整平板的頻率，可根據(jù)需要進行調(diào)整。攤鋪機配有2套自動滑撬，與整平板自動控制的傳感器相組合，控制混合料的攤鋪厚度和平整度。

（4）壓路機。配備13t雙鋼輪振動壓路機1臺、30t膠輪壓路機1臺。

（5）其它設備。8t灑水汽車1輛、混凝土切割機1臺、吹風機2臺。

3.3 原材料性能檢驗

集料、瀝青取樣檢測合格。

4 材料

4.1 瀝青

試驗段基質(zhì)瀝青采用殼牌90號A級道路石油瀝青，各項指標均符合設計要求。

4.2 集料

試驗段粗集料采用碎石，規(guī)格為10-15mm，5-10mm，3-5mm，細集料采用石屑，規(guī)格為0-3mm，均產(chǎn)自寧夏太陽山。填料為325號普通硅酸鹽水泥，代替礦粉。

4.3 SMC常溫改性劑

常溫改性劑摻量根據(jù)基質(zhì)瀝青類型、氣候及交通量情況進行確定，本項目按瀝青質(zhì)量的8%進行摻量。

5 常溫改性瀝青混合料配合比設計endprint

5.1 瀝青混合料配合比設計

SMC常溫改性瀝青混合料配合比設計主要包括：目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計和生產(chǎn)配合比驗證三個階段。

在理論配合比設計中，要根據(jù)使用條件的要求，選擇SMC改性瀝青混合料中改性劑的摻量，本項目中改性劑的摻量為瀝青質(zhì)量的8%。按照不同油石比條件下瀝青混合料的油石比與礦料的壓實密度曲線來確定礦料最大壓實密度，以礦料的最大壓實密度對應的油石比作為瀝青混合料的最佳油石比。要做5-6個不同油石比瀝青混合料的壓實試驗（每個油石比應做4次平行試驗），依次相差0.3%-0.4%油石比，且其中至少有2個大于或2個小于最佳油石比。在混合料的理論配合比設計中應根據(jù)石料的密度，按照間斷級配、骨架結構原理，優(yōu)化混合料的實際級配，并進行相關的性能驗證。

5.2 目標配合比設計

（1）目標配合比礦料級配設計。根據(jù)各檔集料篩分結果進行目標配合比級配合成計算。由于試驗路段實施的是3.5cm厚應力吸收層罩面，考慮到隴東地區(qū)的氣候條件，選擇SMC-13級配，并在級配范圍中值的基礎上，適當向最大密度曲線靠攏，以增大混合料的密度，增加瀝青用量，改善瀝青混合料的綜合性能。因2.36mm-4.75mm礦料用量較少，故目標配合比設計時沒有添加3-5mm碎石（S14）。根據(jù)級配上、下限要求，合成級配完全滿足要求。

（2）目標配合比瀝青混合料試驗檢測。以0.4%為間隔，對3.6%-4.8%四組油石比分別進行馬歇爾試驗（雙面擊實100次，擊實溫度110℃），測定穩(wěn)定度和流值，并用實測法計算理論最大相對密度。

根據(jù)油石比與礦料的壓實密度曲線，當油石比在4.4%時礦料壓實密度值最大，對應的混合料毛體積相對密度為2.434，理論最大相對密度為2.511，空隙率為3.1%，礦料間隙率為11.7%，瀝青飽和度為74.0%。因此以4.4%為最佳油石比，同時進行水穩(wěn)定性能驗證，測得浸水殘留穩(wěn)定度為91%，滿足要求。

5.3 生產(chǎn)配合比設計及驗證

生產(chǎn)配合比設計中集料由拌合站進行熱篩分，根據(jù)現(xiàn)場拌和樓的情況，最終分為三檔料，即2號倉（11-22mm），3號倉（5-11mm），4號倉（0-5mm）?，F(xiàn)場取樣，然后進行水洗篩分試驗。根據(jù)各檔集料篩分結果進行目標配合比級配合成計算，根據(jù)級配上、下限要求，合成級配完全滿足要求。

以0.4%為間隔，對3.6%～5.2%五組油石比分別進行馬歇爾試驗，測定穩(wěn)定度和流值，并用實測法計算理論最大相對密度。

根據(jù)油石比與礦料的壓實密度曲線，當油石比為4.4%時礦料壓實密度達到最大值，對應的毛體積相對密度為2.411，理論最大相對密度為2.507，空隙率為3.8%，礦料間隙率為14.2%，瀝青飽和度為72.9%。即當油石比為4.4%時，為混合料最緊密狀態(tài)，各體積指標均滿足要求。綜合考慮最佳油石比定為4.4%。

通過馬歇爾浸水殘留穩(wěn)定度性能驗證，測得浸水殘留穩(wěn)定度為88%，符合設計要求。

6 試驗段施工參數(shù)

6.1 改性瀝青生產(chǎn)

將基質(zhì)瀝青打入瀝青罐內(nèi)，使溫度降至90°-110℃范圍內(nèi)，開啟循環(huán)泵，然后將常溫瀝青改性劑泵入瀝青罐內(nèi)（摻量為瀝青質(zhì)量的8%），攪拌約1-3h，使改性劑完全融解于基質(zhì)瀝青中，保持改性瀝青溫度在100℃左右。

安全注意事項：瀝青溫度不宜超過110℃，防止改性劑與瀝青混溶時遇熱著火或發(fā)生噴射。瀝青罐中存儲的瀝青不應超過其容積的2/3，操作人員應該遠離瀝青罐口，以免瀝青噴射出罐外燙傷操作人員。嚴禁在瀝青罐附近設置火源，并禁止吸煙。

6.2 拌合站生產(chǎn)參數(shù)

現(xiàn)場熱料倉比例為11-22mm：5-11mm：0-5mm：礦粉=38：25：33：4，油石比為4.4%。拌合時間為30s，混合料應均勻一致，無花白料、無結團成塊或粗細集料離析現(xiàn)象。瀝青加熱溫度100-110℃，石料加熱溫度110-120℃，瀝青混合料出廠溫度90-120℃。

6.3 現(xiàn)場攤鋪參數(shù)

攤鋪機分料室的螺旋分料器將瀝青混合料分向兩側，當混合料將分料器上部淹埋1/2時，方可開始攤鋪。攤鋪機攤鋪速度為1m/min-3m/min，松鋪系數(shù)1.2，攤鋪溫度90-100℃。

6.4 現(xiàn)場碾壓

碾壓按照初壓、復壓、終壓進行，壓實效果主要依靠膠輪壓路機揉搓碾壓，但要及時涂抹隔離劑或噴水防止粘輪現(xiàn)象。初壓采用13噸雙鋼輪壓路機碾壓3-4遍，溫度90℃左右；復壓采用30噸膠輪壓路機碾壓6-7遍，終壓采用13噸雙鋼輪壓路機碾壓1遍，碾壓終了溫度在50℃以上，開放交通的溫度不高于50℃。

7 試驗段結論

7.1 目標配合比設計結果

（1）基質(zhì)瀝青為90號A級道路石油瀝青，SMC常溫改性劑摻量為瀝青質(zhì)量的8%。

（2）礦料比例為10-15mm碎石：5-10mm碎石：0-3mm碎石：礦粉=48：18：32：2。

（3）最佳油石比為4.4%時，混合料毛體積密度為2.434g/cm3、空隙率為3.0%、礦料間隙率為11.8%、瀝青飽和度為74.5%、馬歇爾穩(wěn)定度為7.99KN、流值為4.37mm、殘留穩(wěn)定度為91%，實測各項指標符合要求。

7.2 生產(chǎn)配合比設計結果

（1）基質(zhì)瀝青為90號A級道路石油瀝青，SMC常溫改性劑摻量為瀝青質(zhì)量的8%。

（2）熱料倉比例為11-22mm碎石：5-11mm碎石：0-5mm碎石：礦粉=38：25：33：4。

（3）最佳油石比4.4%時，混合料毛體積密度為2.408g/cm3、空隙率為3.9%、礦料間隙率為14.2%、瀝青飽和度為72.6%、馬歇爾穩(wěn)定度為8.35KN、流值為3.89mm、殘留穩(wěn)定度為88%，實測各項指標符合要求。

7.3 抽樣檢測結果

（1）抽樣檢測油石比均在4.3%～4.7%之間，集料級配符合配合比設計要求。

（2）兩次抽樣檢測中馬歇爾穩(wěn)定度分別為10.18KN、10.32 KN，均大于8KN；流值分別為3.29mm、3.70mm；殘留穩(wěn)定度為91%，大于要求的75%，實測各項體積指標均符合要求。

8 結語

大力推廣應用“節(jié)能、低碳、環(huán)?！钡闹凡牧鲜巧鐣l(fā)展的客觀需要，也是建設和諧交通、構建和諧社會的重要體現(xiàn)。常溫改性瀝青筑路技術在我省尚處于試驗階段，我們將繼續(xù)加強研究試驗，為該項技術在我省的大力推廣提供基礎性試驗數(shù)據(jù)和原始資料。

參考文獻

[1]《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40-2004）.

[2]《SMC系列常溫改性瀝青及混合料企業(yè)標準》（四川國星高分子樹脂有限公司企業(yè)標準，2013-10-20發(fā)布）.endprint