差异改性沥青路面的沥青配合比设计及施工质量控制

王小庆 展洪斌

(中铁四局集团第五工程有限公司 江西九江 332000)

沥青混凝土道路的病害往往发生于夏季温度较高及冬季温度较低时，温差的变化将会严重影响道路的安全性、耐久性，并直接影响着道路运输能力[1]。常规沥青混凝土路面无法有效应对这种恶劣天气，改性沥青掺入材料以及合理的沥青混合料配合比能显著提升其高温稳定性、低温抗裂性及耐久性。因此，选择路用性能强大的改性沥青并设计其合理的配合比具有重大意义。

近年来，随着汽车工业的迅速发展，废旧橡胶轮胎的数量日益增多，每年数亿条的废旧橡胶轮胎不仅占用了大量土地，并且对自然环境带来极大的污染。为了解决废旧轮胎造成的黑色污染，将废旧轮胎变废为宝，橡胶粉改性沥青应运而生，将废旧的橡胶轮胎研磨成粉加入沥青中制作成橡胶粉改性沥青，橡胶粉改性沥青的高温稳定性、低温抗开裂性能和水稳定性能都得到显著提高，且施工完成的路面在行车舒适度、降低路面噪音等方面都具有显著的优势[2]。据此，南宁市凤岭北路-高速环路立交工程主要选用ARSMA-13细粒式橡胶改性沥青玛蹄脂混凝土作为改善路面使用性能的主要材料。针对SMA-13细粒式橡胶改性沥青玛蹄脂混合料以及AC-20C、AC-25C和ARAC-10F的配合比设计和其在路面的沥青上面层的应用、施工质量的技术要求进行探讨，为后期的沥青路面施工及养护提供参考。

1 工程背景

南宁市凤岭北路-高速环路立交工程（二期工程）位于南宁市凤岭片区，南宁东站东南角，南宁市青秀区凤岭北路与高速环路相交处。立交总体方案为“半定向、半苜蓿叶蝶型、全互通立交”型，立交共三层，设计地面道路系统即为第一层，高速环路为第二层，凤岭北路作为立交的第三层。立交包括凤岭北路、高速环路两条主线道路；凤岭北路东西走向，起点位于高坡岭路，接凤岭北路二期工程，桩号为FLBL K4+807.522，终点桩号为FLK6+018.46，接凤岭北路东延长线工程。高速环路南北走向，设计起点桩号为GS K3+240 ，设计终点桩号为GS K5+000，其中GS K3+240～ GS K3+600段利用现状高速环路及现状屯里大桥，仅对路面进行铣刨加铺；GS K3+600～ GS K5+000主线利用现状道路，在旧路两侧进行拓宽设计。

凤岭北路设置1处圆曲线，半径为1000m；高速环路设计范围内设置2处圆曲线，半径分别为1150m、4500m。

2 集料的选择

2.1 石料

根据南宁市内道路路面的筑路材料调查情况，选用石灰石集料作为路面中、下面层沥青混合料所用集料，辉绿岩碎石作为路面上面层沥青混合料所用集料，所选用的粗集料应满足表1所列技术性能要求如下。

表1 粗集料技术要求

表2 稀浆封层粗集料技术要求

表3 沥青混合料生产配合比

上面层沥青混凝土所用石料为保证路面表面的抗滑能力和沥青混合料中骨料的嵌挤，粗集料应满足表1所示的技术要求。

稀浆封层应选择坚硬、粗糙、耐磨、洁净的集料。所用粗集料检测结果见表2。

2.2 矿粉

采用符合规范技术要求的石灰石矿粉，施工中应保持矿粉干燥无结团，成团的矿粉不得直接使用。

2.3 抗剥落剂

为保证沥青混合料中石料与沥青的粘附性，在石料与沥青的粘附性达不到4级或4级以上的条件下，需使用抗剥落剂来改善其间的粘附性。

表4 马歇尔试验指标值

表5 沥青混合料的高温性能指标

表6 沥青混合料的水稳定性指标

应选用质量优良，长期抗剥落性能较好的抗剥落剂；也可以采取掺加一定量的石灰代替矿粉来提高石料与沥青的粘附能力。

3 配合比设计

3.1 生产配合比设计

本工程中所采用的沥青混合料级配类型共有四种，分别为：上面层SMA-13、中面层AC-20C、下面层AC-25C和应力吸收层ARAC-10F。

由于ARSMA-13SMA细粒式橡胶改性沥青玛蹄脂混凝土为新型面层混合料，SMA沥青混合料是一种抗变形能力强、混合料孔隙小、耐久性较好的沥青面层混合料，SMA路面比普通沥青混凝土路面具有较大优越性，也将是今后的发展趋势[3]。

为了保证其配合比的准确性，必须保证施工过程的严谨，其施工要求如下：沥青玛蹄脂(Mastic)是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的混合物。SMA路面是按照内摩擦角最大的原则配制间断级配的粗集料，使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青玛蹄脂(细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成)填充其骨架空隙的一种路面结构。

油石比推荐范围6%～7.0%，5mm以上的粗集料，用量60%～80%，矿粉填料用量8%～13%，木质素纤维稳定剂占混合料总重为0.3%～0.5%。粗集料、细集料和木质素纤维稳定剂等材料以及实验配合比设计须满足《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》中要求，道路等级采用一级公路等级。

SMA生产流程为：备料——改性沥青生产——沥青混合料生产——混合料运输——摊铺——碾压——保养。

3.2 马歇尔试验

确定沥青混凝土级配后，制作马歇尔试件，试件尺寸为Φ101.6×63.5mm，检测马歇尔试件的体积指标，根据体积指标初步确定橡胶沥青混凝土最佳油石比[4]，其各项技术指标如表4所示。

3.3 高温及水稳性能检测

橡胶改性沥青混凝土的高温稳定性通过车辙试验的动稳定度和相对变形量两个指标来评价。车辙试件应按照沥青混凝土现场实际的压实度成型，实验条件为60℃，荷载为0.7MPa。

本工程所处地区为潮湿区，因此对于稳定性的要求较高。沥青混合料的水稳定性通过在规定实验条件下进行的沥青与矿料粘附性实验、浸水马歇尔实验和冻融劈裂实验来评价，结果如表5所示。

4 结语

南宁市凤岭北路-高速环路立交工程主要选用ARSMA-13细粒式橡胶改性沥青玛蹄脂混凝土作为改善路面使用性能的主要材料。针对SMA-13细粒式橡胶改性沥青玛蹄脂混合料以及AC-20C、AC-25C和ARAC-10F的配合比设计和其在路面的沥青上面层的应用、施工质量的技术要求进行探讨，为后期的沥青路面施工及养护提供参考。