對高等級公路瀝青路面的思考

1、 對高等級公路瀝青路面的若干認識和思考 呂 佩 瑞2004年4月 一、 已往的回顧二、 普通瀝青砼路面2-1 混合料設(shè)計 2-2 施工 2-3 正確使用規(guī)范2-3-1關(guān)于施工溫度 2-3-2 關(guān)于壓實度 2-3-3關(guān)于控制點和禁區(qū)2-4 如何看待國產(chǎn)瀝青2-5 關(guān)于基層2-6 瀝青砼路面性能和發(fā)展方向三、 改性瀝青四、 瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）4-1 我國SMA配合比設(shè)計4-1-1材料標準和選擇4-1-2選擇初試級配4-1-3測定粗集骨料架的集料間隙率VCADRC4-1-4選擇初試瀝青用量4-1-5進行馬歇爾試驗，根據(jù)VMA和VCA確定設(shè)計級配4-1-6根據(jù)空隙率VV確定瀝青用量OAC4

2、-2 SMA路面的施工4-2-1 SMA路面施工的溫度4-2-2 SMA混合料的拌和4-2-3 SMA混合料的運輸和攤鋪4-2-4 SMA混合料的碾壓4-3 對SMA的基本認識一、已往的回顧回顧已往，六十年代前期，我省在公路上修建的瀝青路面，盡管局限于瀝青面表處治，確曾有過不朽的一頁，工程質(zhì)量好，使用期限長，交通部對湖南也很重視，當時在上級領(lǐng)導的關(guān)注下，也是科研和生產(chǎn)結(jié)合的比較好的一段時間。“文化大革命”的到來，沖破了行之有效的規(guī)章制度，破而未立，“規(guī)范”也不當回事了，十多年里丟掉了對原材料技術(shù)標準的要求，路面碎、礫石粒徑大到驚人的程度，瀝青用的是多臘重油，養(yǎng)路工更是一鏟“砂子”（卵礫石）一瓢

3、油，到處翻油，車輪粘得拍拍響，行人鞋底子粘進去撥不出來，路面平整度比過去的砂土路面還差。進入八十年代后，經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，公路建設(shè)的緊迫感空前高漲，我省107國道改建為標準二級路，以民工建勤的型式拉開了序幕，整個路基寬度，線型標準做得并不差，而內(nèi)在質(zhì)量良莠不齊。自1988年起瀝青砼路面在107公路上開始應(yīng)用，省內(nèi)參與施工的各地區(qū)，各單位，都購置了瀝青混合料的拌和，攤鋪設(shè)備（國產(chǎn)小型設(shè)備居多），這是我省公路建設(shè)史上一次飛躍的前進，公路高級瀝青路面問世了，同時也培養(yǎng)了一部分具備初步知識的人才，具有零突破的意義。非常遺憾的是，路面的早期損壞相當嚴重，頭年通車的路，第二年就要大量的修補，不少路段被迫推

4、倒重來。因而: cm），但是在當時而言，結(jié)合交通量，地下水諸多因素考慮，采用石灰土（石灰穩(wěn)定純黃土）做基層（含底基層）是最大的失誤。經(jīng)過前后四五年時間，最終成了水泥混凝土路面的“一統(tǒng)天下”，宣告了瀝青砼路面的“死刑”。時代在前進，大家的認識也在不斷地提高，對交通條件也有了更高的要求，柔性路面行車舒適，養(yǎng)護方便快捷這是有共識的，北方、南方、周邊省份在高速公路建設(shè)中，瀝青路面的比重逐年上升，應(yīng)該說也有一定的感染力，瀝青路面獲得了“起死回生”。在耒宜高速公路上瀝青路面結(jié)構(gòu)初步站上一席之地，在臨長高速路上由黑白并舉變成了全部黑色路面。最近的常張路、邵懷路、衡大路、懷新路、常吉路等高速公路和幾條二級公路

5、基本形成了黑色化。在瀝青路面結(jié)構(gòu)逐步火熱時，如果把水泥砼路面涼在一邊也未必合適。高速公路和一級公路，一般都是國家主干道、交通量較大，承擔著主要的客貨運輸，要求車速高，其路面以瀝青路面為主，而一般的二級和二級以下公路，在湖南這種氣候條件下，修建水泥砼路面還是可取的，可以大大減少養(yǎng)護費用的投入，并能充分利用本省的水泥資源。二、普通瀝青路面普通瀝青砼是說傳統(tǒng)的普遍通用的熱拌熱鋪瀝青砼，在配比設(shè)計和施工工藝上已經(jīng)有了一套成熟的方法步驟。由于它行車舒適，養(yǎng)護快捷方便，汽車機件磨損較小等優(yōu)越性，其他高級路面難以替代，在高速公路上不管現(xiàn)在還是將來，都是一種應(yīng)用最為廣泛的主流結(jié)構(gòu)。2-1混合料設(shè)計熱拌瀝青混合

6、料配合比設(shè)計包括兩個內(nèi)容，一個是通過篩分試驗用圖解法，或者數(shù)解法，正規(guī)方程法等進行級配組成設(shè)計,確定礦料級配(碎石、石屑、砂、礦粉各自重量比)；二是通過制作試件用馬歇爾試驗，由密度、穩(wěn)定度、流值、孔隙率、飽和度等技術(shù)指標用圖解法計算最佳油石比和瀝青用量。通用的方法見公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032）附錄B?，F(xiàn)在用馬歇爾試驗結(jié)合微機程序計算配合比和進行優(yōu)化設(shè)計更為快捷。瀝青混合料配合比設(shè)計按三階段法進行。第一，目標配合比設(shè)計階段；第二，生產(chǎn)配合比設(shè)計階段；第三，生產(chǎn)配合比驗證階段。目標配合比決定冷料倉集料的各自比例。生產(chǎn)配合比是將烘干后經(jīng)過二次篩分進入各熱料倉的集料，取樣篩分重新進行級配組

7、成設(shè)計，以便確定各熱料倉的集料進入拌合鍋的比例，礦粉不加熱，通過單獨管道進入拌和鍋。用三個不同瀝青用量（目標配合比的最佳瀝青量和0.3%瀝青用量）制件進行馬歇爾試驗， 確定生產(chǎn)配合比的瀝青最佳用量。驗證階段是用生產(chǎn)配合比進行試拌試鋪，做路面試驗路段，在成型的路面上鉆心取樣，進行馬歇爾試驗和抽提試驗，由此確定做為生產(chǎn)用的標準配合比，此后即可大面積施工了。2-2 施工瀝青砼路面的施工，在上面講的經(jīng)過三階段法確定標準配合比，試驗路段達到各項預(yù)期目的并取得滿意結(jié)果后，即可按照施工組織計劃進行實施了。施工階段的內(nèi)容，大體包括混合料拌制、運輸、攤鋪、壓實成型和這一實施階段中的縱橫向接縫處理及這些工序前后的

8、透層、粘層灑布等。施工溫度對熱拌熱鋪瀝青混合料至關(guān)重要，就像這一系統(tǒng)工程中連接各環(huán)節(jié)的鉸鏈，一環(huán)脫節(jié)、系統(tǒng)崩潰。熱拌瀝青混合料施工溫度見表1。 熱拌瀝青混合料的施工溫度 表1注：1、表中對石油瀝青混合料攤鋪、碾壓溫度比現(xiàn)行公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032-94）的規(guī)定要高；主要是為了提高壓實效果；2、施工溫度與瀝青品種及標號有關(guān)，較稠的瀝青使用靠近高限，較稀的瀝青可靠近低限；3、本表不適用改性瀝青混合料施工。在拌制的各個環(huán)節(jié)中，是控制原材料的性質(zhì)，瀝青、碎石、石屑、砂、礦粉各項技術(shù)指標應(yīng)滿足規(guī)范要求，同配合比設(shè)計時的取樣相一致，一旦原材料如集料粒徑組成變化時，應(yīng)及時通過試驗調(diào)整配合比；

9、拌制溫度應(yīng)在上面表1規(guī)定的范圍內(nèi)，過高易產(chǎn)生老化問題,過低易出現(xiàn)拌和不均勻，并且給后面工序帶來困難，出現(xiàn)質(zhì)量問題.控制室應(yīng)由微機自動控制,自動打印記錄， 拌和時間，規(guī)范規(guī)定干拌不少于5秒，濕拌不少于25秒。拌和站的生產(chǎn)能力，在四車道高速公路上，兩幅分離，按20-30KM一個標段考慮，拌和站生產(chǎn)能力200T/h為底限，若再小就難以保證攤鋪機不停頓的施工要求了。 細集料搭設(shè)遮雨棚，防止打濕，實踐證明效果很好。拌合場內(nèi)全面硬化，減少材料浪費，防止車輪粘帶泥土污染路面。整個拌和站的運行，需要有經(jīng)驗的機電工程師管理，維護，在保證混合料質(zhì)量的前堤下，做到持續(xù)運轉(zhuǎn)，也是不可忽缺的一環(huán)。運輸混合料中宜用15T

10、-20T大噸位翻斗車，以便于現(xiàn)在普遍使用的ABG攤鋪機相匹配。運料車裝料后，需加遮蓋，防止降溫、污染。根據(jù)拌和能力、運距長短、通過計算，確定運料車數(shù)，并稍有富余。運料車裝車前應(yīng)用1：3油水液涂抹車箱板。熱拌瀝青混合料的攤鋪，由于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，分層壓實厚度不得大于10cm，上面層一般4cm左右，從現(xiàn)在高速公路瀝青面層設(shè)計厚度看，基本上都是三層式攤鋪作業(yè)，二級公路可用二層式。攤鋪前，經(jīng)過測量、放樣、掛線的技術(shù)措施，保證路面層的寬度、厚度，攤鋪中保證實現(xiàn)橫坡度、平整度、初始密實度，要求均勻一致，避免粗細料離折。攤鋪速度由拌和站生產(chǎn)能力和路面的幾何尺寸、計算確定，攤鋪過程中，除非供料發(fā)生問題，不能隨便

11、調(diào)換速度，避免攤鋪機在攤鋪中途停機。不少專家意見認為用兩臺攤鋪機成梯隊作業(yè)進行聯(lián)合攤鋪為宜。上面層為不留接縫，最好使用一臺攤鋪機攤鋪。攤鋪前應(yīng)檢查下承層（基層、或中、下面層），應(yīng)附和質(zhì)量標準，否則，必須進行必要的整修。透層、粘層、下封層，是不可少的工序，只有在達到質(zhì)量標準時，才能攤鋪其上面的瀝青面層。過去有時忽視了這些工序的質(zhì)量，為路面的早期損壞埋下了隱患，是有過教訓的。mm（3m平整度儀以標準差計），從而在路面完工后，達到設(shè)計的平整度。為此，需發(fā)揮攤鋪機自動找平的特性，中、下面層宜采用一側(cè)掛線（一臺機子時兩側(cè)掛線，鋼絲繩或尼龍繩）引導，通過感應(yīng)裝置實現(xiàn)自動找平的高程控制方式，上面層宜采用雪撬

12、式或平衡梁攤鋪厚度控制方式，這是因為僅靠一個下面層難以消除原已存在的誤差。臨長路從中面層就加裝平衡梁用厚度控制，這是業(yè)主看重層厚指標，底面層做的比較好的原因吧。為了保證中、下面層厚度指標，在掛線標高上予以確定，在允許的范圍內(nèi)，厚度與標高出現(xiàn)無法統(tǒng)一時，標高服從厚度指標。在足夠的距離內(nèi)1/2000調(diào)坡,雖對縱坡有微小的偏離,不致影響行車的舒適感.瀝青混合料的壓實,碾壓是實現(xiàn)路面密實度、平整度等內(nèi)在質(zhì)量和外觀形象的一道關(guān)鍵工序，碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓三個階段進行，攤鋪開機后，前進30-50m，具備了壓路機可操作的長度，立即進行碾壓，隨著攤鋪機的不斷前進，壓路機每次折回的位置也不斷向前推進，折回點不

13、在同一斷面，輪跡呈階梯形。相鄰輪跡應(yīng)重疊10 20cm，為防止攤鋪層向低處推擠，第一輪應(yīng)由橫坡的低處開始，在路線的直線段先由路邊進輪，為防止破壞平整度，壓實過程中，不能轉(zhuǎn)急彎，更不能原地不動，轉(zhuǎn)動方向機，也不允許壓路機停在熱路面上?，F(xiàn)在鋪筑面層，有的要求先砌路緣石后攤鋪，就應(yīng)配備1-2臺手扶夯板機，對靠近緣石留下的窄條部分，用手扶夯板機夯實。有的地方如中央分隔帶開口部和避車臺，大型壓路機不便作業(yè)的地方，應(yīng)配置手扶小型振動壓路機，結(jié)合夯板機予以壓實?？v、橫縫的處理，是壓實階段不可忽視的工作之一，關(guān)系著路面平整、密實的重要質(zhì)量問題，兩臺或多臺攤鋪作業(yè)時，縱向熱接縫左右各留15-20 cm先不碾壓，

14、隨后由擔負初壓任務(wù)的壓路機騎縫碾壓，實踐證明效果很好，既平整又密實。橫向接縫采用橫向(與路線垂直)碾壓法碾壓，由已壓實部份開始，每輪壓新鋪料寬度15 cm左右，逐次向新鋪料移動，進至一個壓路機寬度后，調(diào)轉(zhuǎn)方向，恢復(fù)縱向碾壓?？v向、橫向上下層的施工接縫，在平面位置上都應(yīng)錯開1 mm。對于冷接縫都必須涂抹粘層瀝青。整個壓實工作，應(yīng)在混合料溫度90以前結(jié)束。待路面降溫至接近大氣溫度時，即可開放通車。瀝青砼路面施工，環(huán)節(jié)繁多，節(jié)節(jié)重要，這就要求必須組織嚴密，環(huán)環(huán)緊扣，一扣脫鏈，犧牲的就是工程質(zhì)量?？v觀全局，想不出紕漏，應(yīng)理清頭緒，著重抓住三個主要因素：1、機械設(shè)備的功能、檔次；2、原材料的技術(shù)要求；3

15、、員工的技術(shù)素質(zhì)，員工除具有經(jīng)驗的工程師外，還需要具備綜合素質(zhì)的技術(shù)工人，他們是產(chǎn)品的制造者，質(zhì)量優(yōu)劣都是人做出來的，我們應(yīng)該認識到，技術(shù)工人同樣是知識人才的一部份，他們有著巨大的創(chuàng)造潛力。2-3 正確使用規(guī)范 規(guī)范是實踐經(jīng)驗總結(jié)，不是教條，應(yīng)正確地應(yīng)用，而不能教條的看待，規(guī)范要照顧到全國這個面，各地也還有各自的著重點。規(guī)范本身也在不斷地完善、發(fā)展。由于歷史的原因，我司修建瀝青路面的隊伍還比較年輕，經(jīng)驗積累還不多，應(yīng)該自覺樹立規(guī)范意識,同時關(guān)心路面的技術(shù)發(fā)展，與時俱進。規(guī)范中硬性規(guī)定的做法，該遵守不能動搖，不允許的堅決杜絕。過去往往圖省事，省小錢，因小而失大。在長永路、臨長路、耒宜路和長潭路上

16、，做路面的公司，面貌煥然一新，從拌和場的建設(shè)到試驗路的試鋪筑，都有長足的進步。較之過去，雖付出了一定的代價，但收到的回報和各方面的綜合效果是大而又大的，我深感年輕一代比過去做得更好。2-3-1 關(guān)于施工溫度熱拌熱鋪瀝青混合料施工，溫度控制是貫穿全過程的一條主線，拌合溫度、出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度等等，前面的表一上都有明確的要求，不難看出，這個表上的各階段溫度控制值，比現(xiàn)行規(guī)范上的溫度數(shù)是有所提高的，如碾壓終了溫度規(guī)范規(guī)定不低于70、80、65（鋼輪壓機、輪胎壓機、振動壓機），現(xiàn)在統(tǒng)一提高為不低于90；把正常氣溫下的攤鋪溫度由不低于110-130提高到125-135，等等。近年來，由于高速公

17、路蓬勃發(fā)展，隨著瀝青路面進一步的普及，經(jīng)驗的更多積累，為了更好的提高壓實效果，施工溫度的控制上有了新的提高。2-3-2 關(guān)于壓實壓實度是瀝青路面內(nèi)在質(zhì)量指標。專家介紹，當瀝青砼路面層內(nèi)空隙率大于8%時，地面水、地下水畜集于結(jié)構(gòu)層內(nèi)，在重交通荷載作用下，路面很容易破壞。公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定施工過程中壓實度控制標準為馬歇爾試驗密度的96%，看來有提高的必要，（臨長路已提高為97%、98%）。這還可以從馬歇爾試驗孔隙來探討一下，規(guī)范規(guī)定連續(xù)式密級配（即規(guī)范中的型級配）混合料設(shè)計時，孔隙率控制指標為3-6%，假設(shè)取值4.5%(規(guī)定指標的中值），當壓實度為96%時，路面的實際密實度為96%（14

18、.5%）=91.68%，實際的孔隙率就到了8.32%，這是很多瀝青砼路面通車不久（2-3年）就出現(xiàn)問題的原因之一。 如果壓實度比規(guī)范要求值提高1-2個分點，按壓實度98%來控制，則實際密實度為98%（14.5%）=93.59%，相應(yīng)的孔隙率為6.41%，低于8%，因此壓實度提高1-2個百分點，有效地控制了孔隙率。臨長路把底面層壓實度提高到97%，中、上面層提高到98%來控制，是有道理的，應(yīng)該說對防止早期損壞，增加耐久性有很好的作用。2-3-3 關(guān)于控制點和禁區(qū)在“公路瀝青路面施工”中提到，美國SUPERPAVE（mmmm（集料級配制點見表2）。禁區(qū)為設(shè)計級配不能通過的區(qū)域，穿過禁區(qū)的級配將降低

19、混合料的抗永久變形能力，集料的礦料間隙率VMA往往不合格，對瀝青含量極為敏感，較易導致混合料形成塑性狀態(tài)（集料級配的禁區(qū)見表3）。用控制點和禁區(qū)的范圍與現(xiàn)行規(guī)范進行比較，發(fā)現(xiàn)型級配不少超出了控制點的下限，說明水穩(wěn)性難以保證；而型級配的中值正好落在了禁區(qū)內(nèi)，容易形成車轍，這不得不引起關(guān)注。在交通量較大的高速公路上，建議設(shè)計的級配曲線由禁區(qū)下面通過，并且最好落在控制點范圍的下半部。這就向我們提出了如何正確使用規(guī)范的問題。同濟大學教授林繡賢，根據(jù)上述原則，滿足控制點的要求，避開禁區(qū)，提出了集料的級配范圍建議值，供集料的級配組成設(shè)計時參考（見表4）。在我國南方高溫地區(qū)，車轍出現(xiàn)較多，應(yīng)該給以足夠的重視

20、。 集料級配控制點 表2*上表由同濟大學林繡賢根據(jù)規(guī)律插入的集料級配的禁區(qū)邊界 表3*由同濟大學林繡賢根據(jù)規(guī)律插入的。 瀝青混合料集料級配組成建議值 表41、表中數(shù)字下有橫杠者為嚴格控制值，其它部分容許有出入。2、表中括號內(nèi)為按粉膠比在0.6-1.2控制的礦粉含量。 2-4 如何看待國產(chǎn)瀝青不少人一提到修瀝青路面,就不絕聲地喊要進口瀝青(如果進口瀝青價格低廉，或國產(chǎn)瀝青供不應(yīng)求，另當別論)。 過去在瀝青路面上的失敗，不適當?shù)貧w罪于國產(chǎn)瀝青，其實過去的某些教訓多是整體路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的不恰當，或是集料的級配與其品質(zhì)控制不夠，再有就是施工中馬虎造成的。只要是技術(shù)指標符合規(guī)范要求的國產(chǎn)重交道路瀝青，經(jīng)過

21、認真的施工，照樣可以做出好的瀝青砼路面，八十年代晚期以來，早期（1-2年內(nèi)）損壞的瀝青砼路面，基本上不是瀝青的問題，板子打錯了屁股，掩蓋了問題的真象。北京、河北、八達嶺等重要干線高速公路，不少項目上使用的國產(chǎn)瀝青，并做為改性瀝青的基質(zhì)瀝青，用于改性瀝青混合料和瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），都做出了比較成功的路面，應(yīng)該正確對待自己國產(chǎn)的瀝青。2-5 關(guān)于基層現(xiàn)在瀝青砼路面，普遍采用半剛性基層，水泥穩(wěn)定碎石，碾壓時表面一層細料或者細漿浮現(xiàn)在面上，形成一塊光板，看起來漂亮，其實不然。路面孔隙水在荷載作用下產(chǎn)生動水壓力將下面洗空，?？吹铰访媪芽p翻上來一些白色水泥石粉漿，加速面層損壞，如果基層是糙面，

22、露出一顆顆碎石，基層與瀝青面層粘結(jié)將會更牢固，成為一體，壽命會更長。為了增加路面的整體性，基層和基層（或底基層）之間應(yīng)噴灑水泥漿或水泥粉。為解決基層的裂縫反射到面層，從文獻和規(guī)范中提倡應(yīng)采用級配碎石（倒裝式）或瀝青穩(wěn)定碎石等柔性基層。2-6 瀝青砼路面性能和發(fā)展方向隨著高速公路迅速的發(fā)展，瀝青路面的技術(shù)也不斷地向世界先進水平靠近，但應(yīng)該承認工藝上仍有相當?shù)牟罹?，我國氣候條件高低溫差大,比歐美都為不利，交通量增加日新月異，超重車威協(xié)不減，對瀝青路面來說，面臨著嚴峻的考驗。許多高速公路通車不久，短則1-2年，長則3-4年，便發(fā)生早期損壞。這需要從瀝青混合料的基本性能來認識，其主要問題是以下幾個方面

23、：1、高溫穩(wěn)定性能方面的問題，車轍、擁包、推移等，發(fā)生在夏季高溫情況下，由于粘結(jié)集料抵抗變形的能力和粗集料相互嵌擠的作用，不足于抵抗車輪的反復(fù)壓縮變形及側(cè)向流動的能力，瀝青的針入度偏高，軟化點偏低，粗集料處于懸浮狀態(tài)，車轍、擁包、推移成為常見的問題。2、低溫開裂問題，瀝青路面在使用期間出現(xiàn)開裂是世界各國普遍存在的問題，低溫寒冷季節(jié)，氣溫驟降，瀝青混合料的應(yīng)力松馳趕不上溫度應(yīng)力的增長，勁度急劇增大，超過混合料的極限強度，集料之間的瀝青膜拉伸破壞，便產(chǎn)生開裂，路面裂縫導致水分進入，致使基層甚至路基軟化，導致路面承載力下降，進一步加快路面的破壞。3、水損害問題 瀝青與礦料界面的粘附性喪失而導致剝離、

24、松散。一種情況是雨水由上而下進入混合料的孔隙中，或滯留在基層上面，在荷載作用下，集料與瀝青膜剝離，松散的集料在荷載作用下，對基層表面產(chǎn)生撞擊，出現(xiàn)唧漿，我們平常見到的半剛性基層瀝青路面由裂縫或網(wǎng)狀裂紋擠出的白色石粉漿，水泥漿，是水損害破壞路面的標志。另一種情況是水分（或水氣）通過毛細作用由下向上集聚，滯留在基層上面，有些下面層用型級配混合料，孔隙率比較大，更便于集聚水分，在荷載作用下，動水壓力使瀝青膜與集料相分離。實際上在表面出現(xiàn)松散、坑槽時，下面早已松散了，為此，近年來。下面層多采用型密級配，高速公路不再用黑碎做下面層，是一種對策。外省市做了透水基層，不是堵水（對下封層而言）而是給水一條出路

25、，僅是試驗路，效果很好。4、疲勞開裂問題 荷載的反復(fù)作用，瀝青混合料產(chǎn)生疲勞，與集料性質(zhì)、礦料級配，瀝青結(jié)合料的性質(zhì)，路面設(shè)計關(guān)系密切，其中瀝青結(jié)合料所占比重較大。瀝青用量偏低時，車轍可以減少，但是遠不到使用年限就出現(xiàn)疲勞開裂。5、路面耐久性問題 耐久性與瀝青的老化速度密切相關(guān)，為減緩瀝青老化，選擇合理的孔隙率至關(guān)重要，孔隙率大，瀝青老化快。但是沒有孔隙率也不行，夏季熱膨脹時瀝青沒有去處，產(chǎn)生泛油、推擁、車轍等變形。美國的研究認為最合理的殘留孔隙率是4%。mm，（施工時要更大些）。一塊光板的瀝青路面，在高速公路上不是成功的路面。上述這些問題，往往是互相矛盾或相互制約，照顧了某一方面的性能，卻又

26、降低了另一方面的性能。最突出的兩對矛盾：a、高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性能的矛盾；b、路面表面功能和耐久性的矛盾。解決上述問題和內(nèi)在的矛盾，除把好原材料質(zhì)量關(guān)和嚴格控制施工質(zhì)量外，為了提高路面的使用性能，還必須從改善礦料級配、改善瀝青的性能入手，這就有了瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）和改性瀝青的出現(xiàn)。改性瀝青和SMA路面是瀝青路面發(fā)展的方向。經(jīng)過有關(guān)科研單位和省市做了大量的試驗，研究工作，在高速公路上進行了多次的實踐，充分證明，改性瀝青的應(yīng)用，SMA在上面層的應(yīng)用，明顯地改善并提高了瀝青路面的使用性能，比過去普通瀝青砼大大前進了一步。目前改性瀝青已成普及的態(tài)勢，1998年底就已頒布了改性瀝

27、青路面施工技術(shù)規(guī)范，SMA施工技術(shù)指南已經(jīng)問世。我省高速公路上，耒宜路首次大面積使用改性瀝青。臨長路的中、上面層也已使用改性瀝青，在通泰公司施工范圍內(nèi)，已成功地做了12公里SMA路面。這是一個零的突破。2002年交工使用，至今使用性能良好。2004年4月交通部來我省檢查工作時，給予了充分的肯定。贊譽為國內(nèi)一流水平。三、改性瀝青改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細橡膠粉或者天然瀝青（湖瀝青、海底瀝青、巖石瀝青）等改性劑，使瀝青的性能得以改善的瀝青結(jié)合料。這種混合料是先對瀝青改性而后拌制的改性瀝青混合料，另一種是把改性劑（SBR膠乳）直接加進混合料拌合鍋進行拌制，兩種混合料所鋪筑的路面都

28、叫改青瀝青路面。為改善集料的粘附性而添加抗剝落劑的瀝青、日本對瀝青輕度氧化加工而制成的半氧化瀝青也屬改性瀝青范疇。瀝青改性劑的門類繁多，在歐州（法國）使用至今已有50多年歷史。從狹義，從實用的角度講，現(xiàn)在的道路改性瀝青，通常是指聚合物改性瀝青。按照不同的改性劑，一般分為三類：1、熱塑性橡膠類，如SBS（苯乙烯丁二烯苯乙烯）SIS（苯乙烯異戊二烯苯乙烯）等乙烯類嵌段共聚物，由于它兼具橡膠和樹脂兩類性質(zhì)，也稱橡膠樹脂類。2、橡膠類，如SBR（丁苯橡膠）、CR（氯丁橡膠）、BR（丁二烯橡膠）等，其中SBR是世界上廣泛應(yīng)用的改性劑之一。3、熱塑性樹脂類，如EVR（乙烯乙酸乙脂共聚物）、PE（聚乙烯）等

29、。廢舊塑料薄膜（低密度聚乙烯）經(jīng)過加工處理，也可用作改性劑。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗和多次的實踐，在不同地區(qū)的氣候條件下，按下列三個原則選擇改性劑：1）為提高抗永久變形能力（包含高溫車轍），宜使用熱塑性橡膠類或熱塑性樹脂類改性劑；2）為提高低溫開裂能力，宜使用熱塑性橡膠類或橡膠類改性劑；3）為提高抗疲勞開裂能力，宜使用熱塑性橡膠類、橡膠類或熱塑性樹脂類改性劑；這里可以看出，不管是抵抗高溫變形，還是低溫開裂或疲勞開裂，熱塑性橡膠改性劑都是首選改性劑，國內(nèi)外大量的試驗表明，以SBS為代表的熱塑性橡膠改性劑，高溫性能、低溫性能、彈性恢復(fù)性能和感溫性都有突出的優(yōu)點，遠遠超過EVA和PE，這樣，SBS有逐漸取代

30、其他改性劑的趨勢。SBS改性劑的最大特點是具備高彈性，高溫下不軟化，低溫下不發(fā)脆。在SBS用于道路改性瀝青之前，主要用途是做皮鞋鞋底，即常說的“牛筋鞋底”。使用SBS的改性瀝青，是在177高溫條件下，用高速剪切設(shè)備或膠體磨將瀝青和改性劑均勻的混融到一起。為了防止離析和保證它的均勻性，制作時還需要摻加穩(wěn)定劑和分散劑。SBS價格昂貴，最初進口價要1.5萬元一噸，摻量為瀝青的4-6%，所以做改性瀝青路面，經(jīng)費上往往是一個制約。目前北京燕山、湖南岳化已經(jīng)成批生產(chǎn)，價格也大為下降。對改性瀝青的技術(shù)要求見表5。 我國聚合物改性瀝青技術(shù)要求 表5注: 1、針入度指數(shù)PI由15、25、30等三個以上不同溫度的

31、針入度，按式lgP=AT+K進行線性回歸，由計算獲得參數(shù)A后，按公式PI=20-500A/1+50A計算所得，但直線回歸的相關(guān)系數(shù)R不得低于0.997.2、表中135運動粘度可采用公路工程瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052）中的“瀝青粘度測定方法（勃洛克菲爾德粘度計法）”進行測定。若在不改變改性瀝青物理力學性質(zhì)并符合安全條件的溫度下易于泵送和拌和，或經(jīng)試驗證明適當提高泵送和拌和溫度時能保證改性瀝青的質(zhì)量，容易施工，可不要測定。有條件時應(yīng)測定改性瀝青在60時的動力粘度，用毛細管法測定。3、改性瀝青在現(xiàn)場制作后立即使用或貯存期間進行不間斷的攪拌或泵送循環(huán)時，對離析試驗指標可不作要求。4、老化試驗以采

32、用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）方法為準；允許采用薄膜加熱試驗（TFOT）代替，但必須在報告中注明，且不得作為仲裁結(jié)果。5、對采用幾種不同類型改性劑制備的復(fù)合改性瀝青，根據(jù)不同改性劑的類型和劑量比例，按照工程上改性的目的和要求；參照表中指標綜合確定應(yīng)該達到的技術(shù)要求?！奥废琛焙戏止驹谂R長路生產(chǎn)，供應(yīng)的改性瀝青，用高速剪切設(shè)備生產(chǎn)，摻加的改性劑為岳化生產(chǎn)的SBS，摻量為瀝青用量的5%。從檢測的幾個主要數(shù)據(jù)，如：針入度、軟化點、針入度指數(shù)PI、彈性恢復(fù)都比規(guī)范I-D型改性瀝青要求的指標為優(yōu)，前景很好。改性瀝青路面的施工，與普通熱拌瀝青混合料路面相比，除了在施工溫度上應(yīng)適當提高之外，基本上沒有區(qū)

33、別。一般情況下，在普通瀝青混合料施工溫度的基礎(chǔ)上提高10-20，其它的具體規(guī)定如改性瀝青混合料的技術(shù)和施工質(zhì)量檢測在公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ036-98）中都做了具體的規(guī)定。 四、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA） SMA是英文縮寫，全名是Stone Mastic(Matrix) Asphalt，60年代發(fā)源于德國。90年代美國引進SMA技術(shù)，91年威斯康辛州首次鋪筑SMA路面，在美國發(fā)展很快，到1997年已建成SMASMA在1992年北京公路局建設(shè)的首都機場高速公路SMA鋪筑了首都機場東跑道國航第一道.再后是八達嶺高速公路.三個工程都使用了改性瀝青,采用PE或與SBS混用的改性劑,1

34、997年使用SMA鋪筑了北京長安大街中華第一街,并且首次使用國產(chǎn)設(shè)備制作SBS改性瀝青。SMA是一種由瀝青(通常用改性瀝青)、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料，它的基本組成是碎石骨架和瀝青瑪蹄脂結(jié)合料兩大部分。SMA與普通密級配瀝青砼（AC）的最大不同之處在于SMA為間斷級配，粗集料粒徑單一，用量多，細集料很少，礦粉用量大，瀝青用量比普通瀝青砼也要多。粗集料（5mm以上）的含量75%以上，礦粉10%，細集料（石屑+砂）只需15%左右，瀝青用量在美國對聚合物改性瀝青SMA的用量為5%6.5%，一般最佳瀝青量為5.7%，德國的瀝青用量一般為

35、6.8%，多的可達7%7.5%（氣候條件不同，不可照搬）。SMAmm，這是普通瀝青砼無法達到的。 4-1 我國SMA配合比設(shè)計 我國SMA設(shè)計配合比用馬歇爾試驗法，但與普通瀝青砼不同的是，提出了它特定的標準級配范圍，調(diào)整加大了油石比（這跟礦粉用量大有關(guān)，與穩(wěn)定劑木質(zhì)素纖維吸油性能有關(guān)）。SMA馬歇爾試驗配合比設(shè)計的重點是礦料各部分的級配、各種體積指標、瀝青用量，而不是馬歇爾穩(wěn)定度和流值，這是與普通瀝青混合料配合比設(shè)計最大的區(qū)別。我國SMA配合比設(shè)計技術(shù)要求見表6。 我國SMA馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求(建議) 表6 注：對高溫穩(wěn)定性要求較高的重交通路段或炎熱地區(qū)，空隙率可放寬到4.5%。最小

36、油石比與集料的毛體積相對密度有關(guān)。馬歇爾穩(wěn)定度不能作為配合比設(shè)計通過或否定的唯一的條件使用。謝倫堡瀝青析漏試驗在施工最高溫度下進行,沒有明確規(guī)定時,非改性瀝青混合料的試驗溫度為170,改性瀝青混合料的試驗溫度為185。在SMA施工技術(shù)指南上，建議SMA礦料級配范圍如表7所示。SMA-16和AC-16級配曲線圖如下圖。 我國瀝青瑪蹄碎石混合料（SMA）礦料級配建議范圍 表7 4-1-1 材料標準和選擇 所用的各種原材料比普通瀝青砼要求更高。 （1） 瀝青結(jié)合料 必須符合重交通道路瀝青的技術(shù)要求,在湖南地區(qū)應(yīng)用AH-50或AH-70瀝青,用SBS改性后,作為SMA的瀝青結(jié)合料。（2）粗集料 SMA

37、之所以有較高的高溫穩(wěn)定性，是取決于粗集料之間的嵌擠作用，嵌擠作用的好壞取決于石質(zhì)的堅韌性，顆粒形狀和棱角性。粗集料性質(zhì)的好壞是SMA成敗的關(guān)鍵。必須采用玄武巖、安山巖、輝綠巖等。一般石灰?guī)r雖然與瀝青的粘附性較好，但抗滑、耐磨性能差，不宜用作SMA的粗集料，用作路面的中、下面層粗集料比較好。粗集料的技術(shù)要求見表8。 SMA表面層用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求（建議） 表8注:針片狀顆粒含量最好小于10%,絕對不得超過15%。（3） 細集料 細集料在SMA中占的比例很少。在設(shè)計SMA-16和SMA-13mmmm以下的集料叫細集料，最好用機制砂，盡量少用天然砂，但是北京地區(qū)仍然使用了天然砂，德國96年規(guī)范規(guī)定

38、，天然砂用量必須少于機制砂，必要時可用一部分石屑，以代替機制砂。細集料技術(shù)要求見表9。 我國SMA路面用細集料質(zhì)量技術(shù)要求(建議) 表9(4) 填料(礦粉) 最好的填料是石灰石粉,與瀝青有較好的粘附性,瀝青只有吸附在礦粉表面形成薄膜,才能對粗、細集料產(chǎn)生粘附作用，SMA的礦粉用量大，粉膠比為1.8-2.0，在配合比中，相當于普通瀝青砼的二倍，這也是SMAmm的通過率應(yīng)75%。不得已使用回收礦粉時，不能超過50%，摻加回收粉后的礦粉塑指不得大于4。（5） 纖維穩(wěn)定劑 主要有木質(zhì)素纖維，礦物纖維，聚合物纖維。現(xiàn)在用的多為木質(zhì)素纖維，通常為混合料總重的0.3%。礦物纖維，我國用過石棉，用量為0.4%

39、，由于它的粉塵污染環(huán)境，對人體有害，不宜再用。聚合物纖維，價格昂貴，難以推廣。 4-1-2 選擇初試級配 mmmmmm的通過率大體在中值波動。選擇三個級配的目的是為了選擇三個不同瀝青混合料的集料間隙率VMA，以便滿足VMA17%。 4-1-3 測定粗集料骨架的集料間隙率VCADRC瀝青混合料在壓實狀態(tài)下，其粗集料骨架間隙率VCAmix必須VCADRC（沒有細集料、結(jié)合料存在時的粗集料集合體在搗實狀態(tài)下的間隙率）。 4-1-4 選擇初試瀝青用量瀝青用量首先要考慮SMA對最小用量的規(guī)定，根據(jù)合成集料的毛體積相對密度選擇瀝青最小油石比（換算為內(nèi)比即瀝青用量）。4-1-5 進行馬歇爾試驗 根據(jù)VMA和

40、VCA確定設(shè)計級配試件制作采用雙面擊石50次，當使用改性瀝青時，必須提高成型溫度（10-20），按確定的初試瀝青用量，用三組初試級配拌和制作馬歇爾試件，每組4個，3組共12個，每組試件中，1個用于測定理論最大相對密度，3個測定毛體積相對密度Pmb，測定松散瀝青混合料的最大相對密度Pmm有困難時，也容許采用計算得到的理論最大相對密度。利用Pmb和Pmm，計算試件的空隙率VV，礦料間隙率VMA、粗集料骨架間隙率VCAmix，飽和度VFA。（公式略）將三組初試級配的試驗結(jié)果VCAmix與VCADRC比較，作圖，從中選擇符合VCAmix VCADRCmm通過率最大的一組級配作為設(shè)計級配,(盡量選擇VM

41、A稍大于17%的級配作為設(shè)計級配) 4-1-6 根據(jù)空隙率VV確定瀝青用量在設(shè)計級配確定之后，可以變化瀝青用量，進行馬歇爾試驗，做3組12個試件，油石比間隔0.2-0.4%左右即可，計算空隙率VV，根據(jù)孔隙率VV3-4%的要求值，確定最佳瀝青用量OAC，我國選用玄武巖等密度大的集料時，油石比一般選取5.8-6.0%左右。4-2 SMA路面的施工4-2-1 SMA路面的施工溫度，由于SMA混合料的冷礦粉較多，特別是攤鋪碾壓的施工需要，其施工溫度比普通瀝青砼要高一些。SMA路面正常施工溫度如表10。 SMA路面的正常施工溫度范圍（） 表104-2-2 SMA混合料的拌和(1)SMA最好用改性瀝青,一個改性瀝青生產(chǎn)廠供應(yīng)幾個路面施工標段,應(yīng)注意改性劑的離析問題,拌和場的瀝青貯存罐最好能帶攪拌裝置;(2)由于混合料本身級配的需要，粗、細集數(shù)嚴重不均，冷料倉、熱料倉都存在材料數(shù)量分配不勻。熱料倉會出現(xiàn)粗集料待料，而細集料溢倉的問題，生產(chǎn)率必然降低，有關(guān)單位的經(jīng)驗數(shù)，只及普通混合料生產(chǎn)率的2/3；mm的通過率在8-10%范圍內(nèi)；(4)SMA使用的纖維應(yīng)充分分散均勻，為此干拌時間一般需增加5-10S，濕拌時間可不增加；(5)當天拌的混合料當天用完，不能過液，防止瀝青析漏；(6)嚴格控制拌和溫度，出廠溫度控制在1