改性瀝青混凝土配合比設計

易 穎

（湖南省交通科學研究院，湖南 長沙 410015）

聚合物改性瀝青是全球瀝青改性中普遍采用的材料，它主要是將占瀝青含量 3 %～5 %的塑料、橡膠等聚合物加入瀝青中，能大大改善其使用性能，顯著延長路面服務年限、降低噪聲、提高行車舒適性和安全性，其中以SBS比較常見。［1］

苯乙烯系熱塑性彈性體（又稱為苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers，簡稱SBCs），目前是世界產量最大、與橡膠性能最為相似的一種熱塑性彈性體。目前，SBCs系列品種中主要有4種類型，即：苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯－異戊二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）；苯乙烯－乙烯－丙烯－苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）。SEBS和SEPS分別是 SBS和 SIS的加氫共聚物。SBS苯乙烯類熱塑性彈性體是SBCs中產量最大（占70 %以上）、成本最低、應用較廣的一個品種，是以苯乙烯、丁二烯為單體的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡膠的特性，被稱為“第三代合成橡膠”。與丁苯橡膠相似，SBS可以和水、弱酸、堿等接觸，具有優良的拉伸強度，表面摩擦系數大，低溫性能好，電性能優良，加工性能好等特性，成為目前消費量最大的熱塑性彈性體。SBS作為建筑瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改進瀝青的耐候性和耐負載性能。目前SBS主要用于橡膠制品、樹脂改性劑、粘合劑和瀝青改性劑四大應域。在橡膠制品方面，SBS模壓制品主要用于制鞋（鞋底）工業，擠出制品主要用于膠管和膠帶；作為樹脂改性劑，少量SBS分別與聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混，可明顯改善制品的低溫性能和沖擊強度；SBS作為粘合劑具有高固體物質含量、快干、耐低溫的特點；SBS作為建筑瀝青和道路瀝青的改性劑可明顯改進瀝青混凝土路面的耐久性、低溫和高溫路用性能。［2］

本次高速公路項目根據礦料和礦粉來源及篩分確定下面層采用重交瀝青 AC－25面層結構，集料均為江西省德安縣白云嶺石料場石灰巖，礦粉為江西省德安華隆重質碳酸鈣廠生產，瀝青為深圳路安特高新技術有限公司生產的SBS改性瀝青（基質瀝青為韓國SK重交瀝青AH－70）；瀝青混合料礦料級配范圍在《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40－2004基礎上采用粗型密級配，馬歇爾試驗技術標準及瀝青混合料性能技術標準按現行規范執行，并進行高速公路下面層組成級配設計和確定最佳瀝青用量。

1 集料原材料試驗

根據本次高速公路項目的路面等級、沿線氣候條件、交通特性等及所提供的原材料和設計要求，下面層集料均采用白云嶺石料場石灰巖，試樣為：1#料20 mm～30 mm，2#料10 mm～20 mm，3#料5 mm～10 mm，4#料0 mm～5 mm，礦粉采用德安華隆重質碳酸鈣廠所生產的礦粉。其中集料視密度試驗結果見表1。

表1 集料視密度試驗結果（水溫度：20 ℃）

2 瀝青材料試驗

本研究首先對“韓國SK”重交瀝青AH－70（摻加3 %的SBS）進行試驗，用以評價基質瀝青的性能。具體的試驗結果見表2。

表2 瀝青基本性質試驗結果

3 瀝青混合料試驗

3.1 集料篩分試驗及合成級配組成設計

根據試驗方案和設計要求，瀝青混合料試驗中、下面層試驗結果已完成，試驗材料中下面層為江西德安白云嶺石料場石灰巖，通過篩分和摻配，試驗確定合成級配曲線圖見圖 1。集料篩分試驗結果及通過率見表3。

表3 AC－25篩孔通過率和合成級配組成設計

圖1 下面層AC－25級配曲線圖

3.2 馬歇爾試驗結果

AC－25下面層馬歇爾試驗和瀝青用量曲線圖見表4。

3.3 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗

AC－25下面層浸水馬歇爾試驗結果見表5。

表4 馬歇爾試驗結果

4 結論

（1）從混合料配合比設計結果來看，瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC1＝4.21 %，由相應于密度最大值、穩定度最大值、目標空隙率（或中值）的瀝青用量a1、a2、a3的平均值確定，其中a1＝4.7 %，a2＝3.8 %，a3＝4.13 %；OAC2＝3.9 %，由OACmin與OACmax的中值確定，其中OACmin＝3.92 %，OACmax＝4.24 %，由此得出高速公路下面層的最佳瀝青用量 OAC＝（OAC1＋OAC2）/2＝4.1 %。

（2）從浸水馬歇爾試驗結果來看，SBS改性瀝青混凝土性能相比于普通瀝青混凝土更好。

1 周殿銘.普通瀝青混凝土與改性瀝青混凝土三大指標及力學性質的初探.長沙鐵道學院學報（社會科學版），2009.10（1）：35～37

2 黃孟元. SBS改性瀝青混凝土配合比設計及施工控制.湖南交通科技，2009.35（2）：75～79