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1、对高等级公路沥青路面对高等级公路沥青路面的若干认识和思考的若干认识和思考吕吕佩佩瑞瑞2004年年4月月一、已往的回顾二、普通沥青砼路面2-1混合料设计2-2施工2-3正确使用规范2-3-1关于施工温度2-3-2关于压实度2-3-3关于控制点和禁区2-4如何看待国产沥青2-5关于基层2-6沥青砼路面性能和发展方向三、改性沥青四、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）4-1我国SMA配合比设计4-1-1材料标准和选择4-1-2选择初试级配4-1-3测定粗集骨料架的集料间隙率VCADRC4-1-4选择初试沥青用量4-1-5进行马歇尔试验，根据VMA和VCA确定设计级配4-1-6根据空隙率VV确定沥青用量OA
2、C4-2SMA路面的施工4-2-1SMA路面施工的温度4-2-2SMA混合料的拌和4-2-3SMA混合料的运输和摊铺4-2-4SMA混合料的碾压4-3对SMA的基本认识一、已往的回顾回顾已往，六十年代前期，我省在公路上修建的沥青路面，尽管局限于沥青面表处治，确曾有过不朽的一页，工程质量好，使用期限长，交通部对湖南也很重视，当时在上级领导的关注下，也是科研和生产结合的比较好的一段时间。“文化大革命”的到来，冲破了行之有效的规章制度，破而未立，“规范”也不当回事了，十多年里丢掉了对原材料技术标准的要求，路面碎、砾石粒径大到惊人的程度，沥青用的是多腊重油，养路工更是一铲“砂子”（卵砾石）一瓢油，到处
3、翻油，车轮粘得拍拍响，行人鞋底子粘进去拨不出来，路面平整度比过去的砂土路面还差。进入八十年代后，经济发展的带动下，公路建设的紧迫感空前高涨，我省107国道改建为标准二级路，以民工建勤的型式拉开了序幕，整个路基宽度，线型标准做得并不差，而内在质量良莠不齐。自1988年起沥青砼路面在107公路上开始应用，省内参与施工的各地区，各单位，都购置了沥青混合料的拌和，摊铺设备（国产小型设备居多），这是我省公路建设史上一次飞跃的前进，公路高级沥青路面问世了，同时也培养了一部分具备初步知识的人才，具有零突破的意义。非常遗憾的是，路面的早期损坏相当严重，头年通车的路，第二年就要大量的修补，不少路段被迫推倒重来。
4、因而:有的人就提出湖南的气候、水文地质条件，不适应修沥青路面，有的人甚至归罪于沥青，其实当时的国产道路沥青已经很不错了，至于坏路的原因自然有很多因素，像潮湿多雨，路基条件差，路面面层薄（5.56.5cm），但是在当时而言，结合交通量，地下水诸多因素考虑，采用石灰土（石灰稳定纯黄土）做基层（含底基层）是最大的失误。经过前后四五年时间，最终成了水泥混凝土路面的“一统天下”，宣告了沥青砼路面的“死刑”。时代在前进，大家的认识也在不断地提高，对交通条件也有了更高的要求，柔性路面行车舒适，养护方便快捷这是有共识的，北方、南方、周边省份在高速公路建设中，沥青路面的比重逐年上升，应该说也有一定的感染力，沥青
5、路面获得了“起死回生”。在耒宜高速公路上沥青路面结构初步站上一席之地，在临长高速路上由黑白并举变成了全部黑色路面。最近的常张路、邵怀路、衡大路、怀新路、常吉路等高速公路和几条二级公路基本形成了黑色化。在沥青路面结构逐步火热时，如果把水泥砼路面凉在一边也未必合适。高速公路和一级公路，一般都是国家主干道、交通量较大，承担着主要的客货运输，要求车速高，其路面以沥青路面为主，而一般的二级和二级以下公路，在湖南这种气候条件下，修建水泥砼路面还是可取的，可以大大减少养护费用的投入，并能充分利用本省的水泥资源。二、普通沥青路面普通沥青砼是说传统的普遍通用的热拌热铺沥青砼，在配比设计和施工工艺上已经有了一套成
6、熟的方法步骤。由于它行车舒适，养护快捷方便，汽车机件磨损较小等优越性，其他高级路面难以替代，在高速公路上不管现在还是将来，都是一种应用最为广泛的主流结构。2-1混合料设计热拌沥青混合料配合比设计包括两个内容，一个是通过筛分试验用图解法，或者数解法，正规方程法等进行级配组成设计,确定矿料级配(碎石、石屑、砂、矿粉各自重量比)；二是通过制作试件用马歇尔试验，由密度、稳定度、流值、孔隙率、饱和度等技术指标用图解法计算最佳油石比和沥青用量。通用的方法见公路沥青路面施工技术规范（JTJ032）附录B。现在用马歇尔试验结合微机程序计算配合比和进行优化设计更为快捷。沥青混合料配合比设计按三阶段法进行。第一，
7、目标配合比设计阶段；第二，生产配合比设计阶段；第三，生产配合比验证阶段。目标配合比决定冷料仓集料的各自比例。生产配合比是将烘干后经过二次筛分进入各热料仓的集料，取样筛分重新进行级配组成设计，以便确定各热料仓的集料进入拌合锅的比例，矿粉不加热，通过单独管道进入拌和锅。用三个不同沥青用量（目标配合比的最佳沥青量和0.3%沥青用量）制件进行马歇尔试验，确定生产配合比的沥青最佳用量。验证阶段是用生产配合比进行试拌试铺，做路面试验路段，在成型的路面上钻心取样，进行马歇尔试验和抽提试验，由此确定做为生产用的标准配合比，此后即可大面积施工了。2-2施工沥青砼路面的施工，在上面讲的经过三阶段法确定标准配合比，
8、试验路段达到各项预期目的并取得满意结果后，即可按照施工组织计划进行实施了。施工阶段的内容，大体包括混合料拌制、运输、摊铺、压实成型和这一实施阶段中的纵横向接缝处理及这些工序前后的透层、粘层洒布等。施工温度对热拌热铺沥青混合料至关重要，就像这一系统工程中连接各环节的铰链，一环脱节、系统崩溃。热拌沥青混合料施工温度见表1。热拌沥青混合料的施工温度热拌沥青混合料的施工温度表表1注：1、表中对石油沥青混合料摊铺、碾压温度比现行公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）的规定要高；主要是为了提高压实效果；2、施工温度与沥青品种及标号有关，较稠的沥青使用靠近高限，较稀的沥青可靠近低限；3、本表不适用改
9、性沥青混合料施工。在拌制的各个环节中，是控制原材料的性质，沥青、碎石、石屑、砂、矿粉各项技术指标应满足规范要求，同配合比设计时的取样相一致，一旦原材料如集料粒径组成变化时，应及时通过试验调整配合比；拌制温度应在上面表1规定的范围内，过高易产生老化问题,过低易出现拌和不均匀，并且给后面工序带来困难，出现质量问题.控制室应由微机自动控制,自动打印记录，拌和时间，规范规定干拌不少于5秒，湿拌不少于25秒。拌和站的生产能力，在四车道高速公路上，两幅分离，按20-30KM一个标段考虑，拌和站生产能力200T/h为底限，若再小就难以保证摊铺机不停顿的施工要求了。细集料搭设遮雨棚，防止打湿，实践证明效果很好
10、。拌合场内全面硬化，减少材料浪费，防止车轮粘带泥土污染路面。整个拌和站的运行，需要有经验的机电工程师管理，维护，在保证混合料质量的前堤下，做到持续运转，也是不可忽缺的一环。运输混合料中宜用15T-20T大吨位翻斗车，以便于现在普遍使用的ABG摊铺机相匹配。运料车装料后，需加遮盖，防止降温、污染。根据拌和能力、运距长短、通过计算，确定运料车数，并稍有富余。运料车装车前应用1：3油水液涂抹车箱板。热拌沥青混合料的摊铺，由于现行规范规定，分层压实厚度不得大于10cm，上面层一般4cm左右，从现在高速公路沥青面层设计厚度看，基本上都是三层式摊铺作业，二级公路可用二层式。摊铺前，经过测量、放样、挂线的技
11、术措施，保证路面层的宽度、厚度，摊铺中保证实现横坡度、平整度、初始密实度，要求均匀一致，避免粗细料离折。摊铺速度由拌和站生产能力和路面的几何尺寸、计算确定，摊铺过程中，除非供料发生问题，不能随便调换速度，避免摊铺机在摊铺中途停机。不少专家意见认为用两台摊铺机成梯队作业进行联合摊铺为宜。上面层为不留接缝，最好使用一台摊铺机摊铺。摊铺前应检查下承层（基层、或中、下面层），应附和质量标准，否则，必须进行必要的整修。透层、粘层、下封层，是不可少的工序，只有在达到质量标准时，才能摊铺其上面的沥青面层。过去有时忽视了这些工序的质量，为路面的早期损坏埋下了隐患，是有过教训的。路面基层的铺筑，尽管是摊铺机做的
12、，由于种种因素的影响，其平整度、标高距设计值往往有一定的差距，这就要求在沥青面层的摊铺和压实过程中找补回来。有人做了检测，一次可提高平整度0.4mm（3m平整度仪以标准差计），从而在路面完工后，达到设计的平整度。为此，需发挥摊铺机自动找平的特性，中、下面层宜采用一侧挂线（一台机子时两侧挂线，钢丝绳或尼龙绳）引导，通过感应装置实现自动找平的高程控制方式，上面层宜采用雪撬式或平衡梁摊铺厚度控制方式，这是因为仅靠一个下面层难以消除原已存在的误差。临长路从中面层就加装平衡梁用厚度控制，这是业主看重层厚指标，底面层做的比较好的原因吧。为了保证中、下面层厚度指标，在挂线标高上予以确定，在允许的范围内，厚度
13、与标高出现无法统一时，标高服从厚度指标。在足够的距离内1/2000调坡,虽对纵坡有微小的偏离,不致影响行车的舒适感.沥青混合料的压实,碾压是实现路面密实度、平整度等内在质量和外观形象的一道关键工序，碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，摊铺开机后，前进30-50m，具备了压路机可操作的长度，立即进行碾压，随着摊铺机的不断前进，压路机每次折回的位置也不断向前推进，折回点不在同一断面，轮迹呈阶梯形。相邻轮迹应重叠1020cm，为防止摊铺层向低处推挤，第一轮应由横坡的低处开始，在路线的直线段先由路边进轮，为防止破坏平整度，压实过程中，不能转急弯，更不能原地不动，转动方向机，也不允许压路机停在热路面上。
14、现在铺筑面层，有的要求先砌路缘石后摊铺，就应配备1-2台手扶夯板机，对靠近缘石留下的窄条部分，用手扶夯板机夯实。有的地方如中央分隔带开口部和避车台，大型压路机不便作业的地方，应配置手扶小型振动压路机，结合夯板机予以压实。纵、横缝的处理，是压实阶段不可忽视的工作之一，关系着路面平整、密实的重要质量问题，两台或多台摊铺作业时，纵向热接缝左右各留15-20cm先不碾压，随后由担负初压任务的压路机骑缝碾压，实践证明效果很好，既平整又密实。横向接缝采用横向(与路线垂直)碾压法碾压，由已压实部份开始，每轮压新铺料宽度15cm左右，逐次向新铺料移动，进至一个压路机宽度后，调转方向，恢复纵向碾压。纵向、横向上
15、下层的施工接缝，在平面位置上都应错开1m以上，中下层横向接缝可以用斜接缝方式（不必用锯缝机锯成垂直缝）搭斜面长度不宜小于0.4m。对于冷接缝都必须涂抹粘层沥青。整个压实工作，应在混合料温度90以前结束。待路面降温至接近大气温度时，即可开放通车。沥青砼路面施工，环节繁多，节节重要，这就要求必须组织严密，环环紧扣，一扣脱链，牺牲的就是工程质量。纵观全局，想不出纰漏，应理清头绪，着重抓住三个主要因素：1、机械设备的功能、档次；2、原材料的技术要求；3、员工的技术素质，员工除具有经验的工程师外，还需要具备综合素质的技术工人，他们是产品的制造者，质量优劣都是人做出来的，我们应该认识到，技术工人同样是知识
16、人才的一部份，他们有着巨大的创造潜力。2-3正确使用规范规范是实践经验总结，不是教条，应正确地应用，而不能教条的看待，规范要照顾到全国这个面，各地也还有各自的着重点。规范本身也在不断地完善、发展。由于历史的原因，我司修建沥青路面的队伍还比较年轻，经验积累还不多，应该自觉树立规范意识,同时关心路面的技术发展，与时俱进。规范中硬性规定的做法，该遵守不能动摇，不允许的坚决杜绝。过去往往图省事，省小钱，因小而失大。在长永路、临长路、耒宜路和长潭路上，做路面的公司，面貌焕然一新，从拌和场的建设到试验路的试铺筑，都有长足的进步。较之过去，虽付出了一定的代价，但收到的回报和各方面的综合效果是大而又大的，我深
17、感年轻一代比过去做得更好。2-3-1关于施工温度热拌热铺沥青混合料施工，温度控制是贯穿全过程的一条主线，拌合温度、出料温度、摊铺温度、碾压温度等等，前面的表一上都有明确的要求，不难看出，这个表上的各阶段温度控制值，比现行规范上的温度数是有所提高的，如碾压终了温度规范规定不低于70、80、65（钢轮压机、轮胎压机、振动压机），现在统一提高为不低于90；把正常气温下的摊铺温度由不低于110-130提高到125-135，等等。近年来，由于高速公路蓬勃发展，随着沥青路面进一步的普及，经验的更多积累，为了更好的提高压实效果，施工温度的控制上有了新的提高。2-3-2关于压实压实度是沥青路面内在质量指标。专
18、家介绍，当沥青砼路面层内空隙率大于8%时，地面水、地下水畜集于结构层内，在重交通荷载作用下，路面很容易破坏。公路沥青路面施工技术规范规定施工过程中压实度控制标准为马歇尔试验密度的96%，看来有提高的必要，（临长路已提高为97%、98%）。这还可以从马歇尔试验孔隙来探讨一下，规范规定连续式密级配（即规范中的型级配）混合料设计时，孔隙率控制指标为3-6%，假设取值4.5%(规定指标的中值），当压实度为96%时，路面的实际密实度为96%（14.5%）=91.68%，实际的孔隙率就到了8.32%，这是很多沥青砼路面通车不久（2-3年）就出现问题的原因之一。如果压实度比规范要求值提高1-2个分点，按压实
19、度98%来控制，则实际密实度为98%（14.5%）=93.59%，相应的孔隙率为6.41%，低于8%，因此压实度提高1-2个百分点，有效地控制了孔隙率。临长路把底面层压实度提高到97%，中、上面层提高到98%来控制，是有道理的，应该说对防止早期损坏，增加耐久性有很好的作用。2-3-3关于控制点和禁区在“公路沥青路面施工”中提到，美国SUPERPAVE（高级路面）沥青混合料的设计方法，对集料级配提出了“控制点”和“禁区”的概念。控制点的要求是设计级配必须落在其范围以内，控制点位于最大公称尺寸（标称尺寸的下一级，即筛余量大于10%或5%的那一级），2.36mm和0.075mm（集料级配制点见表2）
20、。禁区为设计级配不能通过的区域，穿过禁区的级配将降低混合料的抗永久变形能力，集料的矿料间隙率VMA往往不合格，对沥青含量极为敏感，较易导致混合料形成塑性状态（集料级配的禁区见表3）。用控制点和禁区的范围与现行规范进行比较，发现型级配不少超出了控制点的下限，说明水稳性难以保证；而型级配的中值正好落在了禁区内，容易形成车辙，这不得不引起关注。在交通量较大的高速公路上，建议设计的级配曲线由禁区下面通过，并且最好落在控制点范围的下半部。这就向我们提出了如何正确使用规范的问题。同济大学教授林绣贤，根据上述原则，满足控制点的要求，避开禁区，提出了集料的级配范围建议值，供集料的级配组成设计时参考（见表4）。
21、在我国南方高温地区，车辙出现较多，应该给以足够的重视。集料级配控制点集料级配控制点表表2*上表由同济大学林绣贤根据规律插入的集料级配的禁区边界集料级配的禁区边界表表3*由同济大学林绣贤根据规律插入的。沥青混合料集料级配组成建议值表41、表中数字下有横杠者为严格控制值，其它部分容许有出入。2、表中括号内为按粉胶比在0.6-1.2控制的矿粉含量。2-4如何看待国产沥青不少人一提到修沥青路面,就不绝声地喊要进口沥青(如果进口沥青价格低廉，或国产沥青供不应求，另当别论)。过去在沥青路面上的失败，不适当地归罪于国产沥青，其实过去的某些教训多是整体路面结构设计的不恰当，或是集料的级配与其品质控制不够，再有
22、就是施工中马虎造成的。只要是技术指标符合规范要求的国产重交道路沥青，经过认真的施工，照样可以做出好的沥青砼路面，八十年代晚期以来，早期（1-2年内）损坏的沥青砼路面，基本上不是沥青的问题，板子打错了屁股，掩盖了问题的真象。北京、河北、八达岭等重要干线高速公路，不少项目上使用的国产沥青，并做为改性沥青的基质沥青，用于改性沥青混合料和沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA），都做出了比较成功的路面，应该正确对待自己国产的沥青。2-5关于基层现在沥青砼路面，普遍采用半刚性基层，水泥稳定碎石，碾压时表面一层细料或者细浆浮现在面上，形成一块光板，看起来漂亮，其实不然。路面孔隙水在荷载作用下产生动水压力将下面洗空，
23、常看到路面裂缝翻上来一些白色水泥石粉浆，加速面层损坏，如果基层是糙面，露出一颗颗碎石，基层与沥青面层粘结将会更牢固，成为一体，寿命会更长。为了增加路面的整体性，基层和基层（或底基层）之间应喷洒水泥浆或水泥粉。为解决基层的裂缝反射到面层，从文献和规范中提倡应采用级配碎石（倒装式）或沥青稳定碎石等柔性基层。2-6沥青砼路面性能和发展方向随着高速公路迅速的发展，沥青路面的技术也不断地向世界先进水平靠近，但应该承认工艺上仍有相当的差距，我国气候条件高低温差大,比欧美都为不利，交通量增加日新月异，超重车威协不减，对沥青路面来说，面临着严峻的考验。许多高速公路通车不久，短则1-2年，长则3-4年，便发生早
24、期损坏。这需要从沥青混合料的基本性能来认识，其主要问题是以下几个方面：1、高温稳定性能方面的问题，车辙、拥包、推移等，发生在夏季高温情况下，由于粘结集料抵抗变形的能力和粗集料相互嵌挤的作用，不足于抵抗车轮的反复压缩变形及侧向流动的能力，沥青的针入度偏高，软化点偏低，粗集料处于悬浮状态，车辙、拥包、推移成为常见的问题。2、低温开裂问题，沥青路面在使用期间出现开裂是世界各国普遍存在的问题，低温寒冷季节，气温骤降，沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力的增长，劲度急剧增大，超过混合料的极限强度，集料之间的沥青膜拉伸破坏，便产生开裂，路面裂缝导致水分进入，致使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，进一步加
25、快路面的破坏。3、水损害问题沥青与矿料界面的粘附性丧失而导致剥离、松散。一种情况是雨水由上而下进入混合料的孔隙中，或滞留在基层上面，在荷载作用下，集料与沥青膜剥离，松散的集料在荷载作用下，对基层表面产生撞击，出现唧浆，我们平常见到的半刚性基层沥青路面由裂缝或网状裂纹挤出的白色石粉浆，水泥浆，是水损害破坏路面的标志。另一种情况是水分（或水气）通过毛细作用由下向上集聚，滞留在基层上面，有些下面层用型级配混合料，孔隙率比较大，更便于集聚水分，在荷载作用下，动水压力使沥青膜与集料相分离。实际上在表面出现松散、坑槽时，下面早已松散了，为此，近年来。下面层多采用型密级配，高速公路不再用黑碎做下面层，是一种
26、对策。外省市做了透水基层，不是堵水（对下封层而言）而是给水一条出路，仅是试验路，效果很好。4、疲劳开裂问题荷载的反复作用，沥青混合料产生疲劳，与集料性质、矿料级配，沥青结合料的性质，路面设计关系密切，其中沥青结合料所占比重较大。沥青用量偏低时，车辙可以减少，但是远不到使用年限就出现疲劳开裂。5、路面耐久性问题耐久性与沥青的老化速度密切相关，为减缓沥青老化，选择合理的孔隙率至关重要，孔隙率大，沥青老化快。但是没有孔隙率也不行，夏季热膨胀时沥青没有去处，产生泛油、推拥、车辙等变形。美国的研究认为最合理的残留孔隙率是4%。6、路面的表面功能路面表面要求一定的构造深度，保证足够的摩擦系数，起抗滑作用，
27、雨天少溅水，少水雾，满足高速行车的安全。高速公路交验后，第一个夏季要求宏观构造深度不小于0.55mm，（施工时要更大些）。一块光板的沥青路面，在高速公路上不是成功的路面。上述这些问题，往往是互相矛盾或相互制约，照顾了某一方面的性能，却又降低了另一方面的性能。最突出的两对矛盾：a、高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性能的矛盾；b、路面表面功能和耐久性的矛盾。解决上述问题和内在的矛盾，除把好原材料质量关和严格控制施工质量外，为了提高路面的使用性能，还必须从改善矿料级配、改善沥青的性能入手，这就有了沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）和改性沥青的出现。改性沥青和SMA路面是沥青路面发展的方向。经过有关科研单位
28、和省市做了大量的试验，研究工作，在高速公路上进行了多次的实践，充分证明，改性沥青的应用，SMA在上面层的应用，明显地改善并提高了沥青路面的使用性能，比过去普通沥青砼大大前进了一步。目前改性沥青已成普及的态势，1998年底就已颁布了改性沥青路面施工技术规范，SMA施工技术指南已经问世。我省高速公路上，耒宜路首次大面积使用改性沥青。临长路的中、上面层也已使用改性沥青，在通泰公司施工范围内，已成功地做了12公里SMA路面。这是一个零的突破。2002年交工使用，至今使用性能良好。2004年4月交通部来我省检查工作时，给予了充分的肯定。赞誉为国内一流水平。三、改性沥青改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚
29、合物、磨细橡胶粉或者天然沥青（湖沥青、海底沥青、岩石沥青）等改性剂，使沥青的性能得以改善的沥青结合料。这种混合料是先对沥青改性而后拌制的改性沥青混合料，另一种是把改性剂（SBR胶乳）直接加进混合料拌合锅进行拌制，两种混合料所铺筑的路面都叫改青沥青路面。为改善集料的粘附性而添加抗剥落剂的沥青、日本对沥青轻度氧化加工而制成的半氧化沥青也属改性沥青范畴。沥青改性剂的门类繁多，在欧州（法国）使用至今已有50多年历史。从狭义，从实用的角度讲，现在的道路改性沥青，通常是指聚合物改性沥青。按照不同的改性剂，一般分为三类：1、热塑性橡胶类，如SBS（苯乙烯丁二烯苯乙烯）SIS（苯乙烯异戊二烯苯乙烯）等乙烯类嵌
30、段共聚物，由于它兼具橡胶和树脂两类性质，也称橡胶树脂类。2、橡胶类，如SBR（丁苯橡胶）、CR（氯丁橡胶）、BR（丁二烯橡胶）等，其中SBR是世界上广泛应用的改性剂之一。3、热塑性树脂类，如EVR（乙烯乙酸乙脂共聚物）、PE（聚乙烯）等。废旧塑料薄膜（低密度聚乙烯）经过加工处理，也可用作改性剂。根据国内外的经验和多次的实践，在不同地区的气候条件下，按下列三个原则选择改性剂：1）为提高抗永久变形能力（包含高温车辙），宜使用热塑性橡胶类或热塑性树脂类改性剂；2）为提高低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类或橡胶类改性剂；3）为提高抗疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类或热塑性树脂类改性剂；这里可以看
31、出，不管是抵抗高温变形，还是低温开裂或疲劳开裂，热塑性橡胶改性剂都是首选改性剂，国内外大量的试验表明，以SBS为代表的热塑性橡胶改性剂，高温性能、低温性能、弹性恢复性能和感温性都有突出的优点，远远超过EVA和PE，这样，SBS有逐渐取代其他改性剂的趋势。SBS改性剂的最大特点是具备高弹性，高温下不软化，低温下不发脆。在SBS用于道路改性沥青之前，主要用途是做皮鞋鞋底，即常说的“牛筋鞋底”。使用SBS的改性沥青，是在177高温条件下，用高速剪切设备或胶体磨将沥青和改性剂均匀的混融到一起。为了防止离析和保证它的均匀性，制作时还需要掺加稳定剂和分散剂。SBS价格昂贵，最初进口价要1.5万元一吨，掺量
32、为沥青的4-6%，所以做改性沥青路面，经费上往往是一个制约。目前北京燕山、湖南岳化已经成批生产，价格也大为下降。对改性沥青的技术要求见表5。我国聚合物改性沥青技术要求我国聚合物改性沥青技术要求表表5注:1、针入度指数PI由15、25、30等三个以上不同温度的针入度，按式lgP=AT+K进行线性回归，由计算获得参数A后，按公式PI=20-500A/1+50A计算所得，但直线回归的相关系数R不得低于0.997.2、表中135运动粘度可采用公路工程沥青混合料试验规程（JTJ052）中的“沥青粘度测定方法（勃洛克菲尔德粘度计法）”进行测定。若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和
33、拌和，或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施工，可不要测定。有条件时应测定改性沥青在60时的动力粘度，用毛细管法测定。3、改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断的搅拌或泵送循环时，对离析试验指标可不作要求。4、老化试验以采用旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）方法为准；允许采用薄膜加热试验（TFOT）代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。5、对采用几种不同类型改性剂制备的复合改性沥青，根据不同改性剂的类型和剂量比例，按照工程上改性的目的和要求；参照表中指标综合确定应该达到的技术要求。“路翔”湖南分公司在临长路生产，供应的改性沥青，用高速剪切设备生产，掺加的
34、改性剂为岳化生产的SBS，掺量为沥青用量的5%。从检测的几个主要数据，如：针入度、软化点、针入度指数PI、弹性恢复都比规范I-D型改性沥青要求的指标为优，前景很好。改性沥青路面的施工，与普通热拌沥青混合料路面相比，除了在施工温度上应适当提高之外，基本上没有区别。一般情况下，在普通沥青混合料施工温度的基础上提高10-20，其它的具体规定如改性沥青混合料的技术和施工质量检测在公路改性沥青路面施工技术规范（JTJ036-98）中都做了具体的规定。四、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）SMA是英文缩写，全名是StoneMastic(Matrix)Asphalt，60年代发源于德国。90年代美国引进SMA技
35、术，91年威斯康辛州首次铺筑SMA路面，在美国发展很快，到1997年已建成SMA项目超过100项.我国首次试用SMA在1992年北京公路局建设的首都机场高速公路国门第一路.1996年使用SMA铺筑了首都机场东跑道国航第一道.再后是八达岭高速公路.三个工程都使用了改性沥青,采用PE或与SBS混用的改性剂,1997年使用SMA铺筑了北京长安大街中华第一街,并且首次使用国产设备制作SBS改性沥青。SMA是一种由沥青(通常用改性沥青)、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，它的基本组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分。SMA与普通密级配沥青砼（
36、AC）的最大不同之处在于SMA为间断级配，粗集料粒径单一，用量多，细集料很少，矿粉用量大，沥青用量比普通沥青砼也要多。粗集料（5mm以上）的含量75%以上，矿粉10%，细集料（石屑+砂）只需15%左右，沥青用量在美国对聚合物改性沥青SMA的用量为5%6.5%，一般最佳沥青量为5.7%，德国的沥青用量一般为6.8%，多的可达7%7.5%（气候条件不同，不可照搬）。SMA这种混合料目前还只是用在沥青路面的上面层或者老路面的罩面层，与普通沥青砼相比，有着较好的高温稳定性（抗车辙）和低温抗裂性及抗渗性，表面粗糙，抗滑性更好，表面构造深度可达1-1.2mm，这是普通沥青砼无法达到的。4-1我国SMA配合
37、比设计我国SMA设计配合比用马歇尔试验法，但与普通沥青砼不同的是，提出了它特定的标准级配范围，调整加大了油石比（这跟矿粉用量大有关，与稳定剂木质素纤维吸油性能有关）。SMA马歇尔试验配合比设计的重点是矿料各部分的级配、各种体积指标、沥青用量，而不是马歇尔稳定度和流值，这是与普通沥青混合料配合比设计最大的区别。我国SMA配合比设计技术要求见表6。我国SMA马歇尔试验配合比设计技术要求(建议)表6注：对高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，空隙率可放宽到4.5%。最小油石比与集料的毛体积相对密度有关。马歇尔稳定度不能作为配合比设计通过或否定的唯一的条件使用。谢伦堡沥青析漏试验在施工最高温度下进
38、行,没有明确规定时,非改性沥青混合料的试验温度为170,改性沥青混合料的试验温度为185。在SMA施工技术指南上，建议SMA矿料级配范围如表7所示。SMA-16和AC-16级配曲线图如下图。我国沥青玛蹄碎石混合料（SMA）矿料级配建议范围表74-1-1材料标准和选择所用的各种原材料比普通沥青砼要求更高。（1）沥青结合料必须符合重交通道路沥青的技术要求,在湖南地区应用AH-50或AH-70沥青,用SBS改性后,作为SMA的沥青结合料。（2）粗集料SMA之所以有较高的高温稳定性，是取决于粗集料之间的嵌挤作用，嵌挤作用的好坏取决于石质的坚韧性，颗粒形状和棱角性。粗集料性质的好坏是SMA成败的关键。必
39、须采用玄武岩、安山岩、辉绿岩等。一般石灰岩虽然与沥青的粘附性较好，但抗滑、耐磨性能差，不宜用作SMA的粗集料，用作路面的中、下面层粗集料比较好。粗集料的技术要求见表8。SMA表面层用粗集料质量技术要求（建议）表8注:针片状颗粒含量最好小于10%,绝对不得超过15%。（3）细集料细集料在SMA中占的比例很少。在设计SMA-16和SMA-13时，以4.75mm做为粗细集料分界点，把4.75mm以下的集料叫细集料，最好用机制砂，尽量少用天然砂，但是北京地区仍然使用了天然砂，德国96年规范规定，天然砂用量必须少于机制砂，必要时可用一部分石屑，以代替机制砂。细集料技术要求见表9。我国SMA路面用细集料质
40、量技术要求(建议)表9(4)填料(矿粉)最好的填料是石灰石粉,与沥青有较好的粘附性,沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜,才能对粗、细集料产生粘附作用，SMA的矿粉用量大，粉胶比为1.8-2.0，在配合比中，相当于普通沥青砼的二倍，这也是SMA的特征之一，0.075mm的通过率应75%。不得已使用回收矿粉时，不能超过50%，掺加回收粉后的矿粉塑指不得大于4。（5）纤维稳定剂主要有木质素纤维，矿物纤维，聚合物纤维。现在用的多为木质素纤维，通常为混合料总重的0.3%。矿物纤维，我国用过石棉，用量为0.4%，由于它的粉尘污染环境，对人体有害，不宜再用。聚合物纤维，价格昂贵，难以推广。4-1-2选择初试级配
41、选择初度级配时，以表7标准级配为基础。以4.75mm的通过率为变化点，取三个不同的通过率：22%、25%、28%，三个级配均固定矿粉数量，0.075mm通过率为10%左右。三个级配都需在级配范围内，9.5mm的通过率大体在中值波动。选择三个级配的目的是为了选择三个不同沥青混合料的集料间隙率VMA，以便满足VMA17%。4-1-3测定粗集料骨架的集料间隙率VCADRC沥青混合料在压实状态下，其粗集料骨架间隙率VCAmix必须VCADRC（没有细集料、结合料存在时的粗集料集合体在捣实状态下的间隙率）。4-1-4选择初试沥青用量沥青用量首先要考虑SMA对最小用量的规定，根据合成集料的毛体积相对密度选
42、择沥青最小油石比（换算为内比即沥青用量）。4-1-5进行马歇尔试验根据VMA和VCA确定设计级配试件制作采用双面击石50次，当使用改性沥青时，必须提高成型温度（10-20），按确定的初试沥青用量，用三组初试级配拌和制作马歇尔试件，每组4个，3组共12个，每组试件中，1个用于测定理论最大相对密度，3个测定毛体积相对密度Pmb，测定松散沥青混合料的最大相对密度Pmm有困难时，也容许采用计算得到的理论最大相对密度。利用Pmb和Pmm，计算试件的空隙率VV，矿料间隙率VMA、粗集料骨架间隙率VCAmix，饱和度VFA。（公式略）将三组初试级配的试验结果VCAmix与VCADRC比较，作图，从中选择符合
43、VCAmixVCADRC的级配,以4.75mm通过率最大的一组级配作为设计级配,(尽量选择VMA稍大于17%的级配作为设计级配)4-1-6根据空隙率VV确定沥青用量在设计级配确定之后，可以变化沥青用量，进行马歇尔试验，做3组12个试件，油石比间隔0.2-0.4%左右即可，计算空隙率VV，根据孔隙率VV3-4%的要求值，确定最佳沥青用量OAC，我国选用玄武岩等密度大的集料时，油石比一般选取5.8-6.0%左右。4-2SMA路面的施工4-2-1SMA路面的施工温度，由于SMA混合料的冷矿粉较多，特别是摊铺碾压的施工需要，其施工温度比普通沥青砼要高一些。SMA路面正常施工温度如表10。SMA路面的正
44、常施工温度范围（）表104-2-2SMA混合料的拌和(1)SMA最好用改性沥青,一个改性沥青生产厂供应几个路面施工标段,应注意改性剂的离析问题,拌和场的沥青贮存罐最好能带搅拌装置;(2)由于混合料本身级配的需要，粗、细集数严重不均，冷料仓、热料仓都存在材料数量分配不匀。热料仓会出现粗集料待料，而细集料溢仓的问题，生产率必然降低，有关单位的经验数，只及普通混合料生产率的2/3；(3)原则上要求不用回收粉尘。由于相当一部分（有的工地达4%）粉尘被废弃，要测定废弃料的级配与数量。通过抽提确认混合料中矿粉的数量，不满足配比要求时，要调整进料配比和矿粉数量，保证0.075mm的通过率在8-10%范围内；
45、(4)SMA使用的纤维应充分分散均匀，为此干拌时间一般需增加5-10S，湿拌时间可不增加；(5)当天拌的混合料当天用完，不能过液，防止沥青析漏；(6)严格控制拌和温度，出厂温度控制在175-185，195以上废弃，北京公路局定超过200废弃。4-2-3SMA混合料的运输和摊铺（1）SMA的沥青玛蹄脂粘性较大，运料车的车箱涂沫油水混合液应适当多一些；（2）为防止表面结硬，运输过程中加盖篷布；（3）气温低于10时，停止施工；（4）SMA用在表面层，与平整度关系重大，摊铺必须有良好的自动找平功能，面层较薄，最好用一台摊铺机摊铺全幅；（5）为保证表面层的厚度指标，摊铺机最好安装上下可伸缩的“雪橇”滑板
46、或者红外线控制的平衡梁；（6）拌和SMA混合料的生产效率低，摊铺机行驶速度应适应拌和能力，尽量减少停机。4-2-4SMA的碾压（1）为防止胶轮搓揉，使沥青玛蹄脂上浮，表面出现光板现象，降低构造深度，禁止使用胶轮压路机碾压；（2）碾压的要领是：“紧跟、慢压、高频、低幅”，切忌低温下反来复去的碾压，压粹石料的梭角；（3）防止过度碾压，高温下的SMA碾压遍数太多，会压成橡皮泥一样，就像高含水量的弹簧路基，将无法稳定，那样就不成其为SMA路面了。一般的压法：10T钢轮压路机初压1-2遍，复压用振动压路机碾压2-3遍，最后用较宽的钢轮压路机一遍压平收压。（4）现在用的21T或25T国产压路机，我公司进口
47、的美国英格索兰压路机，振动大，轮幅也较宽，碾压SMA路面都很适合。据介绍，北京地区的SMA路面工程，初压，复压，终压不做明显区分，采用上述压路机，压实3-4遍，一气呵成，质量效果很好，既保证了在120前收压，又避免了过碾和“冷压”，可做很好的借鉴。临长路的经验，也证明这种压实方法很适用。4-3对SMA的基本认识值得注意的是，在普通沥青砼失败的情况下，想用SMA来解决问题的想法是不切实际的，普通沥青砼是基础，SMA是发展创新，有很多相同点，又有若干明显的不同点。在连续式密级配沥青砼中，粗集料是悬浮式，抵抗外力基本上靠粘结作用。而在SMA中，粗集料是嵌挤式，这是它抗高温车辙的关键地方。它又克服了A
48、K系列的透水问题，这是靠它的玛蹄脂充满在嵌镇的粗集料之间，空隙率只有3-4%，现场钻蕊试件也不大于6%，提高了路面的水稳定性。由于沥青用量大，改性沥青的弹性恢复值高，又有纤维抗拉，有效地提高了它的抗低温性能和抗老化性能。对于SMA混合料的马歇尔试验，最主要的指标是VV（孔隙率），VMA（矿料间隙率），VCA（粗集料间隙率），VFA（沥青饱和度）这四大体积指标。对于普通沥青砼所要求的稳定度，流值在SMA来说，不是主要控制指标。不那么重要了。如果遇到不合格，只要相差不大，没必要太计较，而SMA的四大体积指标是含糊不得的。MSA是否做成功了，有两点是检验它的试金石：（1）能否在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥。这是讲它是否真正形成了嵌锁机制、玛蹄脂数量适当、四大体积指标准确。（2）表面有没有足够的构造深度又基本上不透水。做到了表面粗糙又不透水，提供了行车安全，增强了路面使用的永久性。参考文献：1、沈金安编著：改性沥青与SMA路面人民交通出版社1999年2、殷岳川主编、孙江主审：公路沥青路面施工人民交通出版社2000年3、武和平编著：高等级公路路面结构设计方法人民交通出版社1999年4、公路改性沥青路面施工技术规范（JTJ036-98）5、公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）6、公路沥青路面设计规范（JTJ014-97
