AC-13C上面層SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)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(yōu)異的使用性能。近年來廣泛應(yīng)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(fā)生車轍，而研究表明SBS改性瀝青混合料具有優(yōu)異的抗車轍能力，不需要額外添加抗車轍劑，有較好的穩(wěn)定性。

一個性能優(yōu)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(shè)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(shù)指標如下。實測值：針入度(25℃)76mm，延度(10℃)38cm，軟化點(環(huán)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(zhì)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(yōu)異的耐磨性，具體技術(shù)指標試驗結(jié)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(shè)計要求與施工規(guī)范。

(三)細集料

所選用的是石灰?guī)r機制砂，具體技術(shù)指標試驗結(jié)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(shè)計與規(guī)范要求。

(四)礦粉

采用磨細的石灰?guī)r，具體技術(shù)指標試驗結(jié)果為表觀相對密度2.727cm3，含水量為0.38，親水系數(shù)為0.65，塑性指數(shù)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(guī)范要求進行配合比設(shè)計，AC-13C級配根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)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(jù)級配1、級配2、級配3進行試驗，初定油石比為5.0%，試驗結(jié)果如下：級配1：毛體積密度2.355g/cm3，空隙率5.4穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定度14.8kn，流值2.9。

根據(jù)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(guī)范設(shè)計要求，根據(jù)經(jīng)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(shè)置，油石比變?yōu)殚g隔為±0.3%，制作5組試件進行試驗。具體試驗結(jié)果見下表。

根據(jù)試驗，確定馬歇爾穩(wěn)定度較高，油石比的確定以空隙率(4%-5%)和極限破壞應(yīng)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(jù)《公路工程瀝青及瀝青試驗規(guī)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(wěn)定性、高溫穩(wěn)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(jié)果

通過一系列試驗，得出殘留穩(wěn)定度90.1%，凍融劈裂強度比為91.5%，動穩(wěn)定度為6712，低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變?yōu)?715。

由最后的性能驗證試驗結(jié)果得出，高富公司生產(chǎn)的某SBS改性瀝青具有優(yōu)異的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)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(jié)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(shè)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(guān)路用性能指標檢驗，結(jié)果顯示各項指標均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，表明配合比設(shè)計性能穩(wěn)定可靠。

(2)通過實驗確定高富公司生產(chǎn)的SBS改性瀝青具有優(yōu)異的性能，能夠滿足設(shè)計和規(guī)范需要，能夠較好的應(yīng)用于路面，并具有較優(yōu)的路用穩(wěn)定性。