SBS改性沥青混凝土配合比设计

摘要：随着对高速公路质量的不断要求，高性能沥青混凝土不断应用于施工之中。在良好的设计配合比和施工条件下，SBS 改性沥青能使沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。本文根据高速公路的施工试验情况，以SBS改性沥青AC-16C混合料目标配合比设计为例，对改性沥青混合料目标配合比设计进行研究，对于同类工程具有一定的推广价值。

关键词：SBS；改性沥青；目标配合比

中图分类号： S611 文献标识码： A

聚合物改性沥青是一种新型优质筑路材料附加值和技术含量较高。它通过把聚合物掺入道路沥青中改善使用性能，能显著降低噪声、延长路面寿命、提高行车安全性和舒适性。作为一种改性沥青胶结料的SBS沥青，通过对SBS改性沥青的配合比设计以及马歇尔试验，来分析SBS沥青的优势。

一、工程概况

本文以SBS改性沥青AC -16C混合料目标配合比设计为例，首先分析了SBS改性沥青混合料材料组成和技术要求，然后简要介绍改性沥青混合料目标配合比设计思路，接着具体阐述SBS改性沥青AC-16C混合料目标配合比设计步骤和成果，并在实践中总结经验。

二、SBS沥青混合料的配合比设计

1、SBS改性沥青混合料目标配合比设计的目的

根据理论级配确定混合料冷料仓的比例，进一步验证混合料的性能。应在拌和厂现场完成。

2、SBS改性沥青混合料目标配合比的主要流程及内容

1）进行沥青和生产用石料性能检测。

2）确定的级配曲线根据理论配合比，对石料进行筛分，对各档石料的比例确定。

3）在容许的范围内宜控制级配,使其在控制的范围内优化级配。

4）如不能满足设计要求的掺配级配，石料的生产需调整。

5）进行马歇尔实试验，在调整好级配后，对混合料的油石比确定，并对混合料的性能进行验证。

6）选用10型级配时，应选用不小于3档石料，采用4个冷料仓。

7）选用13-16型级配时，应选用不少于4档石料，采用4-5个冷料仓。

8）选用20-25型级配时，应选用不少于5档石料，采用5-6个冷料仓。

3、SBS改性沥青混合料目标配合比设计需要注意的问题

目标配合比设计过程中如发现原材料的级配不能满足要求，应及时通知碎石场，调整筛孔的孔径。

当对细粒式混合料进行目标配合比设计时应充分利用冷料仓，使各个料仓的进料速度均衡。

三、SBS改性沥青混合料生产配合比设计

1、 SBS改性沥青混合料生产配合比设计的目的

确定拌和楼热料仓的范围和比例以及混合料的生产油石比。

2、SBS改性沥青混合料生产配合比的主要流程及内容

1）清理干净拌和楼中的杂料，检查筛孔是否破损，应及时修补如破损。

2）对混合料热料仓的范围确定，根据级配特性，即筛孔的热料仓范围，使用的热料仓生产过程中不宜少于4个。

3）确定热料仓比例，进行热料仓筛分。

4）确定的冷料仓比例上料按照目标配合比，同时正常生产石料加热时所需的温度，并正常除尘，打开除尘口。不掺加填料，不喷沥青。不掺加废胎胶粉，如采用干拌法工艺。

5）在生产配合比进行时，每盘料要大于1t。

6）当作废料，将头两盘料弃掉。

7）第三盘料用铲车接取，分别堆放在干净的硬化地面上将各个热料仓的石料。

8）用四分法将石料拌匀后取料，进行筛分。

9）掺配时按理论配合比级配曲线，热料仓的比例初步确定。

3、SBS改性沥青混合料生产配合比设计需要注意的问题

在生产配合比设计过程中应与拌和楼紧密配合，做到料仓供料均匀、平衡，避免大规模生产中发生等料、溢料的问题。

4、SBS改性沥青混合料油石比的二次标定

为了准确测定混合料的油石比，生产过程中宜采用燃烧法检测油石比。

1）油石比的第一次标定。在生产配合比设计阶段，需要采用如下步骤对燃烧炉进行标定：

①按理论级配，4种不同的油石比（其中一个为最佳油石比），拌制标准混合料，每份混合料质量为1000-1500g；

②每个油石比不少于2个平行试验样本；

③用燃烧法分别测定混合料的油石比；

④绘制理论设定油石比与燃烧法测定的油石比的关系曲线，作为生产过程中油石比检测的修正曲线；

⑤当混合料的级配改变或废胎胶粉的掺量改变时，需重新进行油石比的标定。

2）油石比的第二次标定。在对燃烧炉标定的基础上，对拌和楼的喷油精度进行标定。拌和楼按正常生产状态下，按照生产配合比确定的混合料级配，分别按照最佳油石比、最佳油石比+0.3%、最佳油石比-0.3%三个不同的油石比喷油，分别生产不少于1t的混合料，每个油石比的混合料分别取两份进行燃烧法测定油石比，取两者的平均值，并经过修正，作为该设定油石比下拌和楼的实际油石比。设定油石比与实际油石比的差即为拌和楼的喷油误差。

5、SBS改性沥青混合料生产油石比的确定

根据室内马歇尔试验确定的混合料最佳油石比，为改善表面层混合料的高温稳定性，在实际生产中可比最佳油石比降低0.2%-0.3%。则拌和楼实际生产中设定的油石比应为：

1）表面层混合料的设定油石比=最佳油石比-（0.2%-0.3%）-拌和楼的喷油误差。

2）中、下面层混合料的设定油石比=最佳油石比-拌和楼的喷油误差。

四、马歇尔试验及性能检验

1、SBS改性沥青混凝土基本走向为三种混合料（S-B-S）级配曲线都符合S型曲线，骨架密实结构可以形成，主要的区别在于级配的粗细以及关键筛孔的通过率，通过马歇尔试验确定了上述三组级配的最佳油石比，如表1所示。

表1三种混合料的最佳油石比

SBS改性沥青混合料沥青用量比普通沥青混合料用量大的原因是由于在SBS改性沥青中含有18%以上的苯乙烯，且大部分苯乙烯保持固体状态，于沥青中未完全溶解，不是完全的胶结料。而且其优良的抗裂性能是SBS改性沥青的性能优势，对于充分发挥其性能特点提高沥青用量比较有利。

连续级配混合料的沥青用量小于断级配混合料的沥青用量是由于使用了少量的断级配细集料，容纳苯乙烯有较多的空间，在混合料中替代了细集料的填充作用。

2、马歇尔试验结果

马歇尔试验三种混合料的结果均满足要求，见表2。但从表2来看，三者的矿料间隙率有明显区别，ARAC-13

表2最佳沥青用量时Marshall试件试验结果

五、配合比设计检验

根据之前确定的沥青最佳用量，拌制混合料成型沥青试件。对于一级公路和高速公路的密级配沥青配合料，需在配合比设计的基础上按照规范要求进行水稳定性、低温抗裂性能和高温稳定性、渗水试验等各种使用性能的检验。对不符合要求的沥青混合料，必须重新进行配合比设计或更换材料。

六、最佳沥青用量的确定及性能评价

1、沥青用量最佳的确定

在选定设计级配的基础上，以3.8%, 4.3%,4.8%, 5.3%, 5.8%五种沥青用量进行马歇尔试验。最佳沥青用量由稳定度最大、击实密度最大、饱和度中值、空隙率中值的油石比确定。结合本路段设计轴载重、交通量大等客观条件，作为最佳沥青用量确定沥青用量4.8%。

2、评价沥青混合料性能

1)、评价水损害性能

作为水稳定性的标准试验方法我国以双面击实50次的冻融劈裂试验及浸水马歇尔试验，对水损害不只是停留在马歇尔残留稳定度和沥青与集料的粘附性上。进行马歇尔试验以4.8%沥青用量，48小时浸水马歇尔试验检验沥青混合料水损害性能，其各项性能均符合要求(详见表3)。

表3 选用2号级配沥青用量4.8%试验结果

2)、高温性能评价

由于马歇尔稳定度与车辙深度的相关性不是很好，仅以马歇尔稳定度来评价沥青混合料高温性能不是很适宜，按T0703-2011规程所述，用轮碾成型机碾压成300 x300x50mm的板块状试件，用规程方法进行沥青混合料车辙试验。车辙试验温度60°C，试验轮压0.7MPa。改性沥青混合料动稳定度4500次/mm。由表3可见，该合成级配的沥青混合料动稳定度很高，表明抗车辙能力好，高温稳定性好。

总之，随着SBS改性沥青在我国的进一步推广，必将在我国的道路建设中发挥重要作用，影响沥青混凝土路面使用性能的因素很多，我们应从源头抓起，严格控制原材料质量，优化沥青混合料配合比设计。改性后的沥青，与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。

参考文献

[1] 吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[J].上海:同济大学出版社，2000

[2] 张超，郑南翔，王建设.路基路面试验检测技术[J].北京: 人民交通出版社，2004