SEAM瀝青混合料的性能與應(yīng)用

宋閩江

（江蘇東交工程檢測有限公司，江蘇 南京 210002）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，針對交通量大、重載車輛多以及路面施工后開放交通早的特點(diǎn)，有必要在容易引起早期破損的平交路段路面采用強(qiáng)度高、高溫穩(wěn)定性及耐久性好的瀝青混合料。在綜合比較了多種瀝青改性材料后，選擇了SEAM瀝青混合料添加劑。SEAM（Sulphur－Extended Asphalt Modifierde，硫磺強(qiáng)化瀝青改性劑）是一種由殼牌公司專門研制的用于瀝青路面的混合料添加劑，它是在硫磺里面添加了煙霧抑制劑和增塑劑成分制成的顆粒，用這種顆粒和瀝青共同拌合出來的混合料稱為“硫磺改性瀝青混合料”。SEAM使用簡單，在拌合混合料時替代部分瀝青直接投入到拌缸中，能顯著提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性且與其他改性技術(shù)相比，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

1 SEAM瀝青混合料配合比設(shè)計

1.1 SEAM與瀝青比例的確定

從SEAM的改性機(jī)理來看，瀝青混合料中摻加不同量的SEAM，則SEAM改性瀝青混合料析出的晶體形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也會不同，導(dǎo)致瀝青混合料的強(qiáng)度等性能也會大不相同。依據(jù)不同SEAM摻入量對瀝青混合料性能的影響，SEAM改性瀝青混和料隨著m（SEAM）∶m（Asphalt）的增大，馬歇爾穩(wěn)定度也增大，說明SEAM改性瀝青混合料的強(qiáng)度可以通過控制SEAM的摻入量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

改變SEAM的摻入量可以獲得全剛性、半剛性、柔性等各種性能的瀝青路面材料：

a）當(dāng)m（SEAM）∶m（Asphalt）＝1∶1時，SEAM改性瀝青混合料是一種全剛性材料，具有優(yōu)異的抗車轍性能，但柔性很低，用于面層以下較好；

b）當(dāng)m（SEAM）∶m（Asphalt）＝2∶3時，得到一種半剛性材料，穩(wěn)定度比常規(guī)的瀝青混合料高，因此鋪筑的路面具有較高的抗車轍性能，同時又能保持足夠的柔度和較好的抗疲勞性能；

c）當(dāng)m（SEAM）∶m（Asphalt）<3∶7時，得到一種“柔性”材料，與常規(guī)瀝青混合料性能基本相似，強(qiáng)度和穩(wěn)定性略好一些，可以作為面層或基層材料。

由此可見，使用SEAM改性瀝青混合料時，采用多大的m（SEAM）∶m（Asphalt）值，要根據(jù)修建道路的功能需要和路面設(shè)計的強(qiáng)度、剛度等要求來選擇確定。

SEAM用量的計算采取等體積代換的原則，通過下式進(jìn)行：

式中：A——常規(guī)瀝青混合料設(shè)計中瀝青含量（重量百分比）；

R——SEAM替代系數(shù)，半剛性、柔性面層一般取R＝1.9；

PS——最終粘結(jié)料中SEAM重量比；

Gbitumen——瀝青相對密度。

計算出SEAM＋瀝青總結(jié)合料的用量，然后分別計算SEAM和瀝青的用量如下：

1.2 配合比設(shè)計

SEAM瀝青混合料的配合比設(shè)計包括礦料級配設(shè)計與SEAM、瀝青用量的確定，以及配合比的驗(yàn)證。加入SEAM后的SEAM與瀝青用量只需在上述公式中代入對應(yīng)類型普通瀝青混合料的最佳瀝青用量進(jìn)行計算即可得到。

1.2.1 目標(biāo)配合比設(shè)計階段

從施工現(xiàn)場分別取各類礦料進(jìn)行篩分，計算各礦料的用量，使合成的礦質(zhì)混合料級配符合范圍。在工程設(shè)計級配范圍內(nèi)計算1～3組粗細(xì)不同的配合比，繪制設(shè)計級配曲線。反復(fù)進(jìn)行，使礦質(zhì)混合料級配曲線應(yīng)接近一條順滑的曲線。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時，宜更換材料設(shè)計。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選滿足設(shè)計要求的級配做為設(shè)計級配。通過馬歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量。按選定的m（SEAM）∶m（Asphalt）比例進(jìn)行SEAM替換，摻加（瀝青＋SEAM）質(zhì)量的0.6%抗剝離劑，對馬歇爾體積指標(biāo)和水穩(wěn)定性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

1.2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計階段

對各熱料倉礦料進(jìn)行二次篩分，使礦質(zhì)混合料的級配符合目標(biāo)設(shè)計級配的要求，以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例，供拌合機(jī)控制室使用。同時反復(fù)調(diào)整冷料倉進(jìn)料比例，以達(dá)到供料均衡。取目標(biāo)配合比設(shè)計的最佳瀝青用量和SEAM用量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證，各項(xiàng)體積指標(biāo)應(yīng)滿足目標(biāo)設(shè)計要求。

1.2.3 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段

用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)和抽提試驗(yàn)，由此確定正常生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。標(biāo)準(zhǔn)配合比的礦料級配，至少應(yīng)包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優(yōu)選的設(shè)計級配，并避免在0.3～0.6mm處出現(xiàn)“駝峰”。對確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比不得在施工過程中隨意變更。

2 SEAM瀝青混合料工程實(shí)例

下面以沿江開發(fā)高等級公路（南京江北段）建設(shè)工程為例進(jìn)行探討。

2.1 配合比設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)

沿江開發(fā)高等級公路（南京江北段）工程Sup20SEAM改性瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計，依據(jù)Superpave設(shè)計級配各篩孔尺寸通過率見表1，各檔料用量比例見表2。

表1 設(shè)計級配的通過率明細(xì)表

表2 配合比用料比例

2.2 性能驗(yàn)證比對試驗(yàn)

成型相關(guān)試件在室溫下放置10d后進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，成型時加入抗剝落劑（摻量為膠結(jié)料的0.6%）。SEAM∶瀝青為40∶60。同時成型未添加SEAM的普通道路石油瀝青混合料試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、動穩(wěn)定度試驗(yàn)相關(guān)性能驗(yàn)證的比對試驗(yàn)，以此評價SEAM改性瀝青混合料的性能。比對結(jié)果見表3～表5。

表3 浸水馬歇爾穩(wěn)定度比對試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表4 凍融劈裂比對試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表5 動穩(wěn)定度比對試驗(yàn)結(jié)果匯總表

從上述比對試驗(yàn)匯總表中可以看出，添加了SEAM的瀝青混合料的浸水馬歇爾數(shù)據(jù)、凍融劈裂數(shù)據(jù)、動穩(wěn)定度數(shù)據(jù)均滿足要求，且優(yōu)于普通道路石油瀝青混合料的性能，以此判定SEAM瀝青混合料添加劑滿足施工需要。

3 結(jié)語

隨著SEAM瀝青混合料在我國的進(jìn)一步推廣，必將在我國的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

由前文可知，合理的材料配合比設(shè)計應(yīng)該在符合相關(guān)規(guī)范給出的包括強(qiáng)度、耐久性均勻性、和經(jīng)濟(jì)性等要求的前提下，確定各種成分的用量，獲得最經(jīng)濟(jì)和適用的瀝青混合料。要對SEAM瀝青混合料路面配合比設(shè)計深入系統(tǒng)的研究，使瀝青混合料配合比設(shè)計體系更加科學(xué)合理、方便快捷，從而推動SEAM瀝青混合料發(fā)展。同時根據(jù)實(shí)例，可供同類工程借鑒。

[1]王捷.SEAM瀝青路面施工技術(shù)指南[R].南京：東南大學(xué)，2008.

[2]周松年.淺談改性瀝青混凝土配合比設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，（1）：13-15.

[3]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].