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1、改进型 SMA13沥青混合料在广东某高速公路的应用实践摘要： 本文以SMA沥青混合料在广东沿海高温潮湿地区应用实例依据，阐述了SMA沥青混合料目标配合比的设计要点和误差改进措施以及生产配合比控制的注意事项，验证了MPE添加剂使用过程的基本方法、工艺流程及MPE改进型SMA-13混合料的优异性能，并提出了一些卓有成效的改进方法措施，供商榷。Abstract： Based on the application basis of SMA asphalt mixture in Guangdong coastal hot and humid area， this paper elaborated the
2、 design points and error improvement of target mix ratio of SMA asphalt mixture and the matters needing attention in production mix ratio control， verified the basic method and technological process of the use of additive MPE as well as the excellent performance of MPE improved SMA-13 mixture， and p
3、ut forward some fruitful improvement measures， which is for discussion.关键词： SMA沥青混合料；MPE添加剂；配合比；试验段；施工工艺Key words： SMA asphalt mixture；additive MPE；mix ratio；test section；construction technology中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）27-0125-031 概述沥青混合料改性添加剂MPE是一种高分子聚合物混合材料，呈黑灰绿色固体小颗粒，颗粒大小为46mm，
4、其最大的特点是可直接投入沥青混合料拌和锅与矿料、沥青拌和制作改性沥青混合料。使用MPE，可有效改善沥青混合料抗车辙能力，提高混合料的抗水损害能力。SMA技术60年代起源于德国，因具有非常良好的抗永久变形能力与高度的耐久性，现已在世界范围广泛使用；但SMA较高的初期造价，制约着它的进一步推广，与常规改性沥青混合料（如AC-13）相比，SMA改性沥青混合料原材料成本要高出30%左右，其中改性沥青用量的增加与纤维的使用分别占原材料成本增加部分的60%与30%；因此，在保证技术可行的前提下，要降低SMA初期造价，必须从SMA配合比设计着手，首先降低改性沥青用量或用70号道路石油沥青，其次是不加纤维或少
5、加纤维。2 目标配合比设计目标配合比设计是整个过程的开始，结合施工文件要求，选择相应的材料，计算矿料级配比，选择最佳状态的配合比。在目标配合比设计过程中，必须重视两个重要指标：混合料空隙率和稳定度。沥青混合料的空隙率是反映沥青路面泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标，矿料间隙率是综合反映沥青混合料质量状况的核心指标，对沥青混合料设计、生产的质量控制有重要作用。2.1 这两个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要。下面是对它们之间的关系的分析，并根据存在的不同的状态，提出了相应的处理措施。空隙率低，稳定度低。当空隙率低时，首先，调整矿料的级配，在规定允许的范围之内，适当增加粗集料的比例，同时
6、减小细集料的比例；如果沥青混合料的油石比高于正常量，可以适当地降低油石比，以增加空隙率。空隙率低，稳定度能满足要求。如果稳定度满足要求，但空隙率低时会导致沥青路面泛油和壅包等问题，此时可以适当调整矿料的级配比，适当增大粗集料的比例，减少细集料的用量，同时调整沥青混合料的油石比。空隙率满足要求，稳定度低。如果空隙率满足了要求，但稳定度低，则反映出矿料的质量不好，集料的压碎值和石料的抗压强度不足，并且细长扁平颗粒太多，只能换矿料重新试验，直到满足要求。空隙率偏大，稳定度满足要求。空隙率过高时渗透性好，路面的雨水和空气很容易深入到路表穿过路面，破坏沥青性能，导致过早老化，缩短使用寿命，使沥青路面产生
7、破坏。稳定度满足要求，调整空隙率时，可以适当增加矿粉，尽量选用细的矿粉来调整混合料的空隙率。空隙率高，稳定度低。空隙率高，稳定度低可以通过调整矿料的级配，同时增加沥青的用量，如果不能满足要求，则考虑换用矿质材料重新进行级配设计，直到满足要求为止。2.2 结合试验和工作实际，总结出沥青混合料配合比设计中出现了以下问题：沥青混合料配合比设计的影响因素为原材料的质量，试验操作的规范与准确性，试验仪器的精度，以及试验数据处理的合理性等。如何将试验的误差尽量减少到最低限度，应该要努力做到以下几点。对各种规格的碎石备料要从生产源头把好质量关，重视对原材料的质量做好严格的控制。加强试验人员的操作培训，提高试
8、验人员的操作水平，根据试验规程对原材料进行平行试验，其结果应该要满足平行试验的精度要求。在进行马歇尔试验时，尽量将误差超过标准差的数据剔除。保证试验仪器设备精度的合格，加强试验仪器设备的检定和保养，严格按照规程操作，杜绝随意操作行为。按照目标配合比、配合比设计、验证三个步骤进行配合比设计。如果说目标配合比是“理论的研究”，那么生产配合比设计就是实践适应性的检验过程，可以为全面推广施工做好最后的准备。2.3 根据试验结果，目标配合比确定后，要根据实际施工情况，进行实际施工的沥青混合料拌和设备进行配比设计。根据路面的结构，确定生产配比的类型，选择符合要求的振动筛。一个好的目标配合比只是生产高质量沥
9、青混合料的前提，好的设计能否在生产中落实还取决于生产配合比设计及验证。所以生产配合比设计及其在生产过程中的控制是保证目标配合比得以实现的关键，在生产配合比的设计及生产控制中要做到以下几点：拌合楼各个冷却仓的流量与转速基本呈现线性关系。在生产配合比设计阶段必须进行冷料仓流量试验得出流量及皮带转速的关系式，从而确定各个料仓合理的皮带转速。振动筛的最大孔径必须满足能够排出超粒径，最大粒径筛孔的颗粒通过量要满足级配要求。选择振动筛的孔径必须与试验用孔径尺寸保持一致。为保证所生产混合料质量的实现，拌合楼宜设置3mm，6ram的筛网。为保证拌合楼细料级配的稳定，生产阶段除尘风门的设置应与生产配合比阶段一致
10、，振动分档必须使各料仓的材料保持平衡，以保证生产效率。在生产的过程中，如果发现所生产混合料级配发生偏差，最好从原材料的级配，生产中冷料上料速度，拌合楼二次分筛网状况等方面进行分析，并根据分析中发现的问题及时采用调整原材料进料速度，检修拌和楼筛网等方法来解决。3 混合料设计将SMA与沥青混合料改性添加剂MPE结合使用是受室内试验启发，开始MPE厂方建议将MPE添加到AC类普通沥青混合料中，但加入MPE拌和完发现，添加MPE的AC类普通沥青混合料较为干涩。后经与厂方沟通反复试验，确认MPE材料有一定吸收沥青的功能。通过室内谢伦堡析漏试验对MPE与木质素纤维对比分析，发现45份MPE等同于1份木质素
11、纤维吸收沥青的效果。基于MPE材料具有改性和吸收沥青的功能，且MPE材料使用方便，如果将MPE材料直接应用到SMA上，胶结料用70号道路石油沥青，不额外掺加纤维，那会大大降低SMA造价，进一步推广SMA技术使用。经过测算，将MPE材料直接应用到SMA中，沥青胶结料用量比常规改性沥青SMA混合料降低0.5%，不额外掺加纤维，原材料成本节约1015%。当然，SMA与沥青混合料改性添加剂MPE结合使用，也需要进行一定的技术分析与论证：一般MPE材料在SMA混合料中掺量为0.350.4%，吸收沥青还不到0.1%木质素纤维发挥的作用，而木质素纤维在SMA混合料中掺量一般为0.3%，因此要通过适当降低沥青
12、用量和调细级配来控制SMA混合料高温析漏。调细级配可能影响 SMA粗集料骨架结构，造成SMA混合料高温下碾压失稳，研究发现，要满足现行规范SMA-13设计中VCAmix 笔者针对广东省高速公路实际情况，通过大量室内试验，结合国内外的资料，对掺加MPE的改进型SMA-13混合料提出设计沥青含量、设计级配及混合料技术指标的建议，具体见表13。结合一研究课题，掺加MPE的改进型SMA-13混合料试验路于2007年10月在广东龙长高速公路首次铺筑实践成功。试验路长146m，采用的沥青为韩国SK 70号道路石油沥青，具体检测结果见表4。集料由长汀寨尾料场的砂岩破碎而成，粗集料压碎值17.3%；洛杉矶磨耗
13、率20.6%；石料磨光值47；集料视比重2.6602.665；粗集料吸水率0.690.84%。矿粉为混合填料，其中消石灰20%；视比重2.669；亲水系数0.8。为保证沥青结合料与集料间具有足够的粘附性与抗水损坏性能，抗剥落剂选择TW-1型抗剥落剂，用量为沥青质量的0.5%。掺加MPE的改进型SMA-13混合料设计结果见表5、表6。4 试验路施工掺加MPE的改进型SMA-13混合料路面铺筑厚度为4cm。拌和设备采用1套 意大利生产的MAP 4000沥青混合料拌和设备，施工拌和工艺要求简单，集料正常烘干后经二次筛分与计量，在第一档集料进入拌和锅同时从拌和锅观察孔投入相应剂量的MPE进行干拌，干拌
14、和湿拌时间同普通改性沥青混合料的一致，此次试验段混合料每盘拌和时间为60s；施工温度根据相关资料结合试验路实际情况制定，如表7所示；铺筑时采用两台ABG-423摊铺机成梯队作业进行联合摊铺，每台摊铺机负责5.5m路幅摊铺，摊铺速度为3m/min；采用3台1012t钢轮振动压路机进行压实，不用轮胎压路机碾压，碾压时，紧跟摊铺机的两台压路机采用振动压实，采用高频率、低振幅的压实模式，压路机前进时振压，后退时静压，压路机行走速度不超过5km/h，确保路面上任一位置至少接受46遍压实，第3台钢轮压路机跟随前两台压路机进行消迹碾压，消迹碾压采用静压方式；碾压中发现，掺加MPE的改进型SMA-13混合料高
15、温振动碾压时，无任何纵向或横向的推移失稳，说明改进型SMA-13仍然保持良好的骨架结构。竣工路面外观均匀、粗糙，无任何离析现象，仅在施工段尾部发现一次直径约10cm的油斑，后经分析该段施工时曾中途因故停机，重新开机时导致部分粉团积聚。竣工路面经过检测，各项指标显示良好。芯样的压实度与厚度合格率均为100%，其平均值分别为99.0% 与4.0cm，其中现场空隙率平均值为5.4%；路面构造深度为1.3mm；渗水系数为42ml/min。5 结语通过以上分析与应用实践，掺加MPE的改进型SMA-13混合料具有设计简洁、施工方便、竣工路面服务性能良好的优点，并且初期造价比常规改性沥青SMA混合料节省1015%，值得进一步开发与应用。参考文献：1曹娟芳.浅谈沥青混合料配合比的设计J.城市建设理论研究，2013.2周亮，韩峰.浅析沥青和海陆空配合比设计方法J.中国科技博览，2012.3武涛，李旭良.高速公路沥青混合料配合比调试J.科技致富向导，2011.4张晋玉.对马歇尔与GTM 沥青混合料配合比设计方法的比较J.科学时代，2012.5陆青屹.沥青混合料配合比试验与设计刍议J.科技天地，2010.
