金永高速公路ATB-25下面层研究报告

1、SBS改性沥青碎石（ATB-25）下面层施工技术研究报告甘肃路桥第一公路工程有限责任公司二一年八月29目录1 绪论11.1 问题的提出和研究意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容51.4 技术路线62 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料原材料选择的研究72.1 ATB-25混合料对原材料的要求72.2 ATB-25原材料选择及指标测试113 高速公路SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料的设计方法研究153.1 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料的设计方法综述153.2 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计163.3

2、SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计的关键因素213.4 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料参数影响因素研究224 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料路用性能研究245 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层施工技术研究285.1 SBS改性沥青稳定碎石下面层施工工艺流程285.2 现场主要施工机械、试验、测量设备表376 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层性能检测研究397 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层施工关键技术418 主要结论及创新点438.1 主要结论438.2 创新点438.3 存在问题449 经

3、济社会效益分析及推广应用前景459.1 效益分析459.2 推广应用前景451 绪论1.1问题的提出和研究意义现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命，更耐受严酷的高低温气候条件，耐久性更好。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。对石油沥青改性，使其适应上述苛刻使用要求，引起了人们的重视。经过数十年研究开发，已出现品种繁多的改性道路沥青，表现出一定的工程实用效果。但鉴于改性后的材料价格通常比普通石油沥

4、青高，用户对材料工程性能尚未能充分把握，改性沥青产量增长缓慢。近来欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。 但是SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层作为新的结构层，在我省还是首次应用。为了能为我省的SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层的施工提供参考，本课题结合金昌至永昌高速公路JYM2标段SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层的施工，形成一套完整的施工技术为以后的施工提供技术支持。1.2 国内外研究现状1.2.1国外研究现状世界SBS产品工业化生产始于20世纪60年代。1963年美国Philips石油公司首次用偶联法生产出线型SBS共聚

5、物，商品名Solprene。1965年美国Shell公司采用负离子聚合技术以三步顺序加料法开发出同类产品并实现工业化生产，商品名Kraton D。1967年花兰Philips公司开发出星型（或放射型）SBS产品，1972年美国Shell公司又开发出SBS的加氢产品（SEBS）。1973年，Philips公司推出了星型SBS产品。1980年，Firestone公司推出商品名为Streon的SBS产品。随后，日本的旭化成公司、意大利的Anic公司、比利时的Petrochim公司等也相继开发出SBS产品。 进入20世纪90年代以后，随着SBS应用领域的不断扩大，世界SBS生产发展迅猛，许多国家的石油

6、化工企业都先后建成SBS生产装置。尤其在1994-1995年期间，由于Shell公司位于美国俄亥俄州的SBS生产装置发生爆炸，造成世界市场上SBS供应紧张，由此引发了世界SBS生产能力的快速增长，特别是东亚和东南亚地区，如我国台湾省、韩国等地新建了一批大型SBS生产装置。 目前世界上有美国、意大利、中国、中国台湾省、比利时、法国、德国、日本、韩国等约12个国家和地区生产SBS产品。 SBS改性沥青是一种高分子复合材料，是在基质沥青中掺加热融性高聚物SBS改性剂，经过混合研磨或高速剪切处理，使性能得以改善的沥青，属于高聚物改性沥青的范畴。将SBS加入热沥青中，在一定的温度和机械剪切力作用下，与沥

7、青形成均匀混合体，该混合体即 SBS 改性沥青，除仍然保持原有沥青防水和连结的可靠性外，还大大地改善了沥青的高低温性，保持了橡胶的弹性、柔韧性、延展性、粘附性、耐气候变化性等橡胶特征。SBS改性沥青，是改性沥青效果最好、应用最广的品种之一。改性沥青主要应用于高速公路与城市干线道路的抗滑表层、公路重交通路段、重载及超载车较多的路段等，与高等级公路建设有密切关系。由于其特性，改性沥青特别适应于繁重交通情况和恶劣气候的需要， 防止和减轻使用普通沥青路面出现的早期损坏现象，使公路路面处于良好的使用状态；还可以使沥青路面的使用性能得到全面提高，减少维修养护费用，方便公路维修养护，减少维修养护对交通的影响

8、，延长公路使用寿命，由此产生重大的经济效益；另外可提高高速公路建设的性价比和提高行车安全性和舒适性，延长汽车车轮使用寿命。世界发达国家应用的改性沥青中，SBS改性沥青已经成为主流品种，SBS改性沥青在改性沥青产品中的使用比例由十年前的 40%增长到现在的 60%。在美国，SBS 改性沥青也是作为最主要的改性沥青品种，年使用量超过了200 万吨。1.2.2国内研究现状我国从20世纪70年代中期开始对SBS进行研究开发，北京燕山石油化工公司研究院、兰州石油化工公司研究院、北京化工研究院、轻工业部制鞋所等单位均对SBS产品科研开发做了大量的工作。1984年4月燕山石化公司研究院千吨级SBS中试生产技

9、术获得成功，随后又开发出万吨级成套工业技术。 1989年湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂采用燕山石化公司研究院的技术，建成国内第一套1.0万吨/年SBS生产装置，并于1990年全面投产，结束了我国SBS产品长期完全依赖进口的局面。1996年底，岳阳石油化工总厂将SBS装置生产能力扩建至3万吨/年，1998年又将装置生产能力扩建至5万吨/年。近年随着国内SBS市场的迅速扩大，2001年又再次将装置能力扩大到10万吨/年。 继湖南岳阳巴陵石油化工公司之后，1993年北京燕山石油化工公司合成橡胶厂也采用燕山石化公司研究院技术，建成了一套年产1万吨/年SBS生产装置。随后在1998年，将该生产装置的

10、能力从1万吨/年扩大到3万吨/年。2001年公司再次经过扩建改造，建成三条SBS生产线，总设计能力6万吨/年左右。 1997年初，茂名石化公司30万吨/年乙烯工程合成橡胶装置投产，装置设计为年产5万吨，分别为1万吨/年 SBS、1万吨/年低顺、3万吨/年溶聚丁苯，其SBS产品基本为充油产品。2001年该公司对进口装置进行改造，2条生产线改为都生产SBS，设计生产能力为5万吨/年左右，装置开发生产SBS。 据此，到目前为止我国共有3家SBS生产企业，总生产能力为21万吨/年。其中湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂年产10万吨/年的SBS生产装置是目前国内最大SBS生产装置，产品牌号20个；北京燕

11、山石化公司能力6万吨/年，产品牌号11号；茂名石化乙烯工业公司装置能力5万吨/年，产品牌号13个。 自从我国开始使用改性沥青以来， SBS改性沥青一直是作为高速公路路面胶结料的首选，国道主干线高速公路上面层均采用 SBS 改性沥青。我国新建的高速公路大多使用改性沥青路面，如京福高速山东全境均为改性沥青，京珠高速湖北境内全部采用 SBS 改性沥青。在北京、上海、江苏、广东、湖北、湖南及山东等大多数省份的高速公路中已开始在中面层运用改性沥青， 众多新建的城市道路与环城公路也基本采用改性沥青路面。在整个道路沥青市场中，改性沥青市场需求增长最快。 预计今后 10 年公路建设仍将保持较快的发展速度，道路

12、沥青的需求也将持续增长，同时，道路沥青需求结构逐渐发生变化，改性沥青以及环保、高科技含量的特种道路沥青将越来越受到欢迎和重视。目前，甘肃省高速公路SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层还是首次应用，对SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层的施工技术研究还处于空白。本课题的研究必将给甘肃省高速公路建设带来很好的经济效益和社会效益。 1.3 研究内容本课题的研究内容为： SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料原材料的选择研究； SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料的设计方法研究；SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料参数影响因素研究；SBS改性沥青

13、稳定碎石（ATB-25）下面层混合料路用性能研究；SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层施工技术研究；SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层性能检测研究。1.4 技术路线技术路线高速公路ATB-25下面层施工ATB-25混合料设计方法研究ATB-25混合料原材料的选择研究的设计方法研究ATB-25混合料参数影响因素研究ATB-25混合料路用性能研究施工技术研究 路面基层性能检测撰写报告2SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料原材料的选择2.1 ATB-25混合料对原材料的要求2.1.1 对沥青结合料的要求ATB-25沥青稳定碎石下面层采用成品SBS(I-C)改性沥青，S

14、BS改性剂必须是优质品牌且各项指标符合国家相关规范规程要求，添加量不小于5.0%，改性沥青质量应符合下表的技术要求。下面层SBS(I-C)改性沥青质量技术要求项 目规范指标试验方法针入度（25，100g，5s） (0.1mm)60-80T0604针入度指数PI-0.4T0604延度（5cm/min,5） (cm)30T0605软化点Tr&B ()55T0606运动粘度135 （Pa.s）3T0625闪点（COC） ()230T0611溶解度 （%）99T0607储存稳定性离析,48h软化点差 （）2.5T0661弹性恢复25 （%）65T0662RTFOT后质量变化 （%）±

15、1.0T0609针入度比25 （%）60T0609 T0604延度5 (cm)20T0609 T0605注；表中带“”指标是控制SBS改性沥青质量的关键指标。运到现场的成品改性沥青应附有产品的说明书，并注明产品名称、代号、标号、运输、储放条件、使用方法、生产工艺、安全须知等，应附有制造厂的证明和出厂试验报告，并说明装运数量，装运日期、订货数量等。使用前必须按每批次每吨取样进行检验。确认无明显分离、凝聚现象，且各项性能指标均符合上述要求，报监理人批准方可使用。应于施工开始前28h将拟用的沥青样品和上述证明及试验报告提交监理人检验、批准。除项目办和监理人另有指示外，承包人不得在施工中以其他沥青替代

16、。进场沥青每批都应重新进行取样和试验。取样和试验应符合公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）的规定。不同生产厂家、不同标号的沥青必须分开存放，不得混杂，并应有防水措施。成品改性沥青的储存应符合规定的要求，储存时间不得超过保质期。经检验确认已经发生离析的改性沥青不得使用。成品改性沥青加热温度，不大于1752.1.2 对集料的要求由于下面层的受力情况对下面层的抗压能力提出了很高的要求，也就是对ATB沥青稳定碎石提出了很高的要求，ATB其设计原则是用粗集料形成骨架，用细集料来填充空隙，从而形成骨架密实结构。(1)对粗集料的质量要求沥青稳定碎石混合料的抗压能力主要来自于碎石，所以集

17、料的选择尤为重要。目前，公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）中沥青混合料对粗集料的质量技术要求见表1、表2、表3、表4。表1 沥青混合料用粗集料质量技术要求指 标单 位规范指标试验方法石料压碎值，不大于%28T0316洛杉矶磨耗损失，不大于%30T0317表观相对密度，不小于-2.50T0304吸水率，不大于%3.0T0304坚固性，不大于%12T0314针片状颗粒含量(混合料)，不大于%18T0312水洗法0.075mm颗粒含量，不大于%1T0310软石含量，不大于%5T0320粗集料与沥青的粘附性，不小于-4T0316 T0663表2 沥青混合料用粗集料规格规格名称公称粒径

18、(mm)通 过 下 列 筛 孔（mm） 的 质 量 百 分 率（）10675635337.531.526.519.013.29.54.752.360.6S1407510090-100-0-15-0-5S2406010090-100-0-15-0-5S3306010090-100-0-15-0-5S4255010090-100-0-15-0-5S5204010090-100-0-15-0-5S6153010090-100-0-15-0-5S7103010090-100-0-150-5S8102510090-100-0-15-0-5S9102010090-100-0-150-5S101015100

19、90-1000-150-5S1151510090-10040-700-150-5S1251010090-1000-150-5S1331010090-10040-700-200-5S143510090-1000-150-3表3 粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求 雨量气候区1 (潮湿区)2(湿润区)3(半干区)4(干旱区)试验方法年降雨量(mm)>10001000500500250<250附录A粗集料的磨光值 PSV 不小于 高速公路、一级公路表面层42403836T 0321粗集料与沥青的粘附性 不小于 高速公路、一级公路表面层高速公路、一级公路的其他层次及其他等级公路的各个层

20、次54444333T 0616T 0663表4 粗集料对破碎面的要求 路面部位或混合料类型具有一定数量破碎面颗粒的含量(%)试验方法1个破碎面2个或2个以上破碎面沥青路面表面层高速公路、一级公路其他等级公路100809060T 0361沥青路面中下面层、基层高速公路、一级公路其他等级公路90708050(2)对细集料的的质量要求沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑。细集料必须由具有生产许可证的采石场、采砂场生产。 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，其质量应符合表5的规定。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量(适用于04.7

21、5mm)或亚甲蓝值(适用于02.36mm或00.15mm)表示。沥青混合料用细集料质量要求见表5、表6 表5 沥青混合料用细集料质量要求 项 目单位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观相对密度 不小于t/m32.502.45T 0328坚固性(>0.3mm部分) 不小于12T 0340含泥量(小于0.075mm的含量) 不大于35T 0333砂当量 不小于6050T 0334亚甲蓝值 不大于g/kg25T 0346棱角性(流动时间) 不小于s30T 0345注: 坚固性试验可根据需要进行；表6 沥青混合料用机制砂或石屑规格 规格公称粒径水洗法通过各筛孔的质量百分率()(mm)9.5

22、4.752.361.180.60.30.150.075S150510090100609040752055740220010S16031008010050802560845025015注：当生产石屑采用喷水抑制扬尘工艺时，应特别注意含粉量不得超过表中要求。机制砂宜采用专用的制砂机制造，并选用优质石料生产。(3)对填料的要求沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等增水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其质量应符合表7的技术要求。表7 沥青混合料用矿粉质量要求 项 目单 位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观相对密度 不小于

23、 t/m32.502.45T 0352含水量 不大于 11 T 0103 烘干法粒度范围 <0.6mm <0.15mm <0.075mm 10090100751001009010070100T 0351外观无团粒结块亲水系数<1T 0353塑性指数<4T 0354加热安定性实测记录T 03552.2原材料选择及指标测试2.2.1粗集料及其性能检测大粒径沥青混合料中粗集料起到骨架作用,粗集料的质量和其物理性能严重地影响着混合料的使用性能,因此混合料中粗集料应使用轧制的坚硬岩石。对大粒径沥青混合料其粗集料颗粒性状良好。细长及扁平颗粒含量不应超过15%,集料压碎值应不大

24、于28%,粗集料与沥青应有良好的粘结力,其他指标应满足JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范中对热拌沥青混合料集料的要求。本课题中，对集料性能的评价采用压碎值、粗集料细长扁平颗粒含量%、粗集料洛杉矶磨耗损失%、表观相对密度、粗集料吸水率%、粗集料坚固性%、小于0.075mm颗粒含量%、粗集料软石含量%、粗集料沥青的粘附性等指标的研究。试验路研究结果如下表2.2.1：表2.2.1粗集料检验项目及结果 材料名称项目碎石 26.5-31.5mm 碎石 16-25 mm碎石10-16mm碎石5-10mm规范要求压碎值%-14.2-28粗集料细长扁平颗粒含量%9.512.18.812.418粗

25、集料洛杉矶磨耗损失%-30表观相对密度2.6942.7142.6832.7262.5粗集料吸水率%-3.0粗集料坚固性%-12小于0.075mm颗粒含量%0.10.100.81粗集料软石含量%-5粗集料与沥青有粘附性不小于4级本课题粗集料采用辉绿岩破碎加工，粗集料各项技术指标均符合满足JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范中对热拌沥青混合料集料的要求。粗集料表面洁净、干燥、粗糙、形状接近立方体，且无风化、无杂质，并有足够的强度、耐磨耗性。2.2.2细集料及其性能检测本课题细集料包括石屑和机制砂。采用反击式破碎机生产的硬质岩集料经过筛选的小于2.36 mm的部分，具有较好的角砾性。本课

26、题细集料检验项目与结果见表2.2.2-1、表2.2.2-2表2.2.2-1细集料检验项目与结果项目通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075石屑10099.864.640.927.816.27.52.0规范要求10090100609040752055740220010表2.2.2-2 细集料检验项目与结果 试验项目材料名称含泥量%表观相对密度砂当量%坚固性%棱角性s机制砂（2.36 -4.75） mm1.82.632692.644.9石屑-2.74470-55.0规范要求3.02.5601230集料采用质地坚硬的机制砂，机制砂由石灰石磨制而

27、成。机制砂表面洁净、干燥、无风化、无杂物，且有适当的颗粒级配，同时与沥青有良好的粘附能力。机制砂含泥量指水洗法小于0.075mm部分含量。2.2.3填料及其性能检测本课题研究的沥青混合料的填料为矿粉与消石灰粉，矿粉采用灰绿岩等碱性石料经磨细得到，原集料中不得含有泥土等杂质，矿粉干燥，洁净、能自由地从矿粉仓流出，禁止使用回收粉。严格控制O.075mm以下含量，其允许偏差为+1。矿粉、消石灰质量检测见表2.2.3-1。表2.2.3-1 矿粉物理性能 项目 名称表观密度t/m3含水量%矿粉外观亲水系数塑性指数%加热安定性粒度范围(%)0.60.150.07510090-10075-100矿粉（石灰石

28、）磨制2.741-0.783.9颜色无变化10099.798.5规范要求2.51无团粒结块14实测记录10090-10075-1002.4沥青结合料选择及其性能检测本课题研究的沥青结合料为SBS改性石油沥青，试验结果见表2.2.4表2.2.4 沥青实验结果试验项目单位试验结果规范要求针入度(25、100g、5S)0.1mm6760-80软化点TR&B78.5不小于55延度(5cm/min、5)cm68不小于30通过以上试验结果表明：SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层原材料各项检测指标均符合公路沥青路面施工技术规范(JTG F402004)要求。3 高速公路SBS改性沥青稳定碎

29、石（ATB-25）下面层混合料的设计方法研究3.1 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料设计方法综述我国沥青混合料配合比设计方法一直以马歇尔试验方法为标准的设计方法。沥青稳定基层混合料采用三阶段设计：目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段。生产配合比矿料级配尽量与目标配合比级配相符，并且通过试拌确定矿料级配及最佳沥青用量。配合比设计的各阶段都必须进行马歇尔试验。其设计原则是用粗集料形成骨架，用细集料来填充空隙，从而形成骨架密实结构。因其粗集料相对较多，故在施工时应防止混合料离析。具体步骤如下：（1）目标配合比设计阶段用检验合格的原材料，运用马歇尔试验配合比设计

30、方法优选矿料级配，确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标配合比 ，供拌和楼确定各冷料仓的转速及供料速度、供料比例以及试拌使用。 （2）生产配合比设计阶段取样筛分各热料仓的材料级配，根据各个热料仓的筛分情况进行配合比试验，确定各热料仓集料的用料比例，供拌和楼控制室使用，同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡，防止窜仓。并按目标配合比设计最佳沥青用量的±0.3%选个不同沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过从拌和楼取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量。（3）生产配合比的验证阶段拌和楼按生产配合比结果进行试拌，铺筑试验路段，并取样

31、进行抽提试验、筛分试验、马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察孔隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。必要时可以进行适当的调整。3.2 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计(1)ATB一25混合料级配范围(表1)(2)ATB一25混合料技术指标(表2)表1 ATB一25沥青稳定碎石矿料级配范围 级配类型通过下列筛孔(mm)的质量百分率()5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075粗粒式ATB-2510090-10060-8048-6842-6232-5220-4015-3210-258-185-143-102-6

32、表2 沥青稳定碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准 试 验 指 标单位密级配基层(ATB)公称最大粒径mm26.5mm等于或大于31.5mm马歇尔试件尺寸mm101.6mm×63.5mm152.4mm×95.3mm击实次数(双面)次75112空隙率VV36稳定度，不小于kN7.515流值mm1.54实测沥青饱和度VFA5570密级配基层ATB的矿料间隙率VMA不小于()设计空隙率()ATB-40411512613（3） ATB一25混合料配合比设计级配设计根据规范规定的级配范围和集料的筛分结果合成ATB一25柔性基层沥青碎石目标配合比矿料级配。经计算机用人机对话方式反复试

33、算,求得符合规范要求的ATB-25级配范围的热料仓生产配合比为：5#仓（19-26.5 mm）12%；4#仓（16-19 mm）36%；3#仓（9.5-16 mm）14%；2#仓（4.75-9.5 mm）12%，1#仓（2.36-4.75 mm）21.2%；矿粉仓4.8%。（数值详见表3、表4、表5、 图1）。表3 集料筛分结果项目通过下列筛孔（mm）质量百分率（%）31.526.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075碎石(26.531.5)mm10081.410.60.20.10.10.10.10.10.10.10.1碎石(1625)mm100

34、10068.928.72.30.80.40.20.20.20.20.20.1碎石(1016)mm10010010010084.017.30.40.10.10.10.10.10.1碎石(510)mm10010010010010099.832.94.22.21.71.31.10.8石屑10010010010010010099.864.540.927.816.27.62.0矿粉10010010010010010010010010010010099.798.5 表4 热料仓各矿料表观相对密度 石屑 (0-5)mm碎石 (5-10)mm碎石(10-16)mm碎石(16-25)mm碎石(25-31.5)m

35、m矿粉仓2.6712.7262.6832.7142.6942.741 表5 筛分质量百分表 级配类型通过下列筛孔质量百分率(%)31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配100.097.075.759.547.038.429.518.012.18.96.13.92.4图1 矿料组成级配曲线 最佳油石比确定根据规范中相关规定和已有的实践经验，估计适宜的油石比;以估计的油石比为中值，按0.5%油石比为间隔，取5个不同的油石比，生产是按目标配合比设计最佳沥青用量的±0.3%选个不同沥青用量进行马歇尔试验和试拌。如ATB-25的生产配

36、合比设计中，根据目标配合比设计，选用3.4%、3.7%、4.0%， 按照JTJ0522000之T07022000方法成型马歇尔试件(试件尺寸为101.6×63.5±1.3mm),每种油石比成型4个试件,混合料拌和温度为165-175,击实温度为135155,两面各击实75次,试件成型后,静置24h,采用表干法测定ATB25型沥青碎石试件的密度。并据此计算试件的空隙率、饱和度、稳定度和流值等物理指标,并按照JTJ0522000之T07092000方法进行马歇尔试验,测定其稳定度和流值指标,具体结果见表6：混合料类型油石比(%)实测相对密度（g/cm3）空隙率(%)吸水率(%)

37、矿料间隙率(%)沥青饱合度(%)稳定度(KN)流值(0.1mm)马氏模数(KN/mm)理论最大相对密度（g/cm3）ATB253.42.4055.90.712.653.418.0522.68.072.5553.72.4175.00.412.459.420.5724.58.532.5454.02.4244.60.512.462.719.2330.06.472.541规 范标 准±0.3-4-6-1255-707.515-40-表6 马歇尔试验结果汇总表根据表6试验数据，绘制出沥青用量与各物理指标关系图。并按下述步骤确定沥青稳定碎石混合料最佳油石比。根据曲线的走势，确定沥青混合料的最佳沥

38、青用量OAC，在曲线图上求取相应密度最大值，稳定度最大值，目标空隙率（或中值），沥青饱和度范围的中值的沥青用量，a1 a2 a3 a4 ，取平均值作为OAC1 OAC1=（a1+ a2+ a3+ a4）4通常取OAC1及OAC2中值作为计算的最佳沥青量OAC OAC=（OAC1+ OAC2）2本课题研究的ATB一25沥青混合料的油石比与各指标的关系如图2所示。图2 ATB-25马歇尔试验结果图解如下 毛体积密度与油石比关系图2-1 稳定度与油石比关系图2-2 饱和度与油石比关系图2-3 间隙率与油石比关系图2-4 流值与油石比关系图2-5 空隙率与油石比关系图2-6 最佳油石比的确定： OAC

39、1=（4.00%+3.70%+3.80%+3.910%）/4=3.85 % OAC2=（3.8%+3.8%）/2=3.8% OAC=（OAC1+OAC2）/2=3.82%即：最佳油石比为3.80%3.3 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计的要点（1）SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层与沥青混凝土面层相比，粒径偏大，级配偏粗，沥青用量偏少 。（2）ATB-25密级配沥青稳定碎石混合料与半开级配沥青碎石混合料相比，ATB有较多的细集料和填料，级配和原材料要求相对较高 。（3）SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计过程中严格控制细集料的用量，

40、尤其是0.0750.6mm筛孔含量和0.152.36mm筛孔含量（0.075mm通过率容许偏差控制在规定值±2%以内，0.15 mm通过率容许偏差控制在规定值±2%以内 ，2.36mm通过率容许偏差控制在规定值±3%以内，）。 前者如果含量太多属于驼峰级配，导致沥青含量稍多，影响稳定性；后者如果含量太少孔隙率会增大，抗弯拉强度降低。（4）SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料配合比设计中要保证9.519mm筛孔的含量接近级配中值，1926.5mm筛孔含量不宜太多（1926.5mm筛孔通过率控制在规定值±4%以内），否则级配曲线开始时太陡混合料

41、容易离析。3.4 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层混合料参数影响因素通过金永路面二标试验路段的施工，马歇尔试验确定的混合料试验结果见下表：ATB-25混合料的马歇尔试验结果混合料类型最佳油石比（%）空隙率（%）VMA矿料间隙率（%）VFA(沥青饱和度)（%）马歇尔稳定度(KN)流值（mm）ATB-253.85.314.363.121.312.83 沥青稳定碎石级配较粗，其最佳油石比均较沥青混凝土小，表明沥青稳定碎石具有更好的经济性。由于空隙率控制在3%-6%，因此具有一定的密水性能。虽然沥青用量较低，但是由于密级配基层ATB的矿料间隙率VMA较小，较低的VMA会降低集料表面积，能得

42、到更厚的沥青膜，从而提高了混合料的抗水损坏能力和抗疲劳性能。合理级配下的沥青稳定碎石下面层混合料，能够达到低沥青用量，同时又兼顾了混合料的抗车辙性能和抗疲劳性能。3.集料棱角性和级配集料棱角性越好，混合料颗粒之间的摩擦、沥青与集料之间的黏结力等就越大。在高温条件下，沥青结合料软化，集料棱角性对保持刚度和稳定性也发挥着重要作用。粗集料比例越大，混合料颗粒之间的摩擦、沥青与集料之间的黏结力等就越大。3.沥青结合料种类沥青结合料性质取决于沥青来源、生产工艺和添加剂种类和数量。沥青结合料性质不但对混合料性质有影响，而且对混合料性质对环境的敏感性有影响，如对沥青混合料随温度和加载速率而改变程度有很大影响

43、。黏度越大，黏结力越好。3.沥青用量在沥青用量较低时，增加沥青用量会提高混合料黏结性和强度，到一个特定值以后，再继续增加沥青用量会减小集料之间产生的摩擦力，从而使混合料黏结及稳定性降低。3.空隙率当沥青用量低于最佳用量时，空隙率越大，沥青混合料摩擦及粘结力越低，也与集料含量和压实水平有关。在沥青用量大于最佳用量时，空隙率降低，混合料摩擦及粘结力往往也降低。3.施工因素施工中主要考虑拌和混合料的质量、压实水平等。压实水平决定了混合料的空隙率及抵抗永久变形的能力。拌和越充分，黏结力越好。3.温度影响沥青混合料最重要的因素是温度。温度升高，沥青黏结力等降低，反之将增加。4 SBS改性沥青稳定碎石（A

44、TB-25）下面层混合料路用性能研究4.1 混合料的路用性能研究；目前，针对ATB混合料的路用性能没有明确规定，本课题为了进一步验证沥青稳定混合料的路用性能，做了下面一些性能验证分析。4.1.1 室内渗水试验沥青混合料渗水性试验结果混合料类型AC-25ATB-25、ATB-30AM-30渗水系数（ML/min）基本不渗基本不渗1054.1.2 沥青混合料水稳定性试验结果沥青混合料水稳定性试验结果混合料类型AC-25ATB-25ATB-30AM-30冻融劈裂试验未冻融试件劈裂强度（Mpa）0.960.690.6160保温时松散48h劈裂（Mpa）0.710.590.46TSR比值（%）74.58

45、5.775.64.1.3 高温性能评价沥青稳定碎石车辙试验结果汇总混合料类型AC-25ATB-25ATB-30AM-30动稳定度（次/mm）825.211261223.47404.1.4 力学性能试验劈裂拉伸试验结果混合料类型AC-25ATB-25ATB-30AM-30小马歇尔试件（Mpa）1.451.67-大马歇尔试件（Mpa）1.261.511.550.874.1.5 低温抗开裂性能沥青混合料低温弯曲试验结果混合料类型AC-25ATB-25ATB-30AM-30破坏应力（Mpa）5.386.534.543.42破坏应变（）1803.32362.32104.41603破坏强度（Mpa）298

46、7.32751.22153.12133.54.1.6 疲劳性能试验试验中采用应变控制方式，在反复加载过程中始终保持试件的底部应变峰值不变，试件破坏标准为混合料劲度下降到初始的50%作为破坏标准。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）T0703-93规定，疲劳试验的试件采用轮辗成型，试件尺寸为30cm×30cm×10cm,然后切割成试验尺寸的试件，小梁尺寸为50 mm×50mm×240mm，跨径200 mm。平行试验试件个数为每个应变水平4个试件：应变控制，中点加载，支座间距（小梁的跨径）为200 mm；采用0.2、0.25、0.3

47、、0.35、0.4共5个应变水平；试验温度15；加载波形和频率为10HZ连续式半正矢波荷载；试验设备为MTS材料试验机。试验结果见图4.1.6：图4.1.6不同混合料疲劳曲线（应变控制）试验结果显示，沥青AM混合料疲劳性能最差，ATB-25抗疲劳性能最佳。ATB-30和AC-25比较接近。4.1.7 性能汇总对比各类混合料性能综合对比油石比由小到大AM-30ATB-30ATB-25AC-25空隙率由小到大ATB-30AC-25ATB-25AM-30密水性AM渗水，其它不渗水水稳定性由强到弱ATB-25ATB-30AC-25AM-30动稳定度由大到小ATB-30ATB-25AC-25AM-30劈

48、裂强度由大到小ATB-30ATB-25AC-25AM-30低温破坏应变由大到小ATB-25ATB-30AC-25AM-30疲劳性能由差到优ATB-25ATB-30、AC-25AM-30沥青稳定碎石ATB-25和ATB-30适当增加了粗集料，级配合理，形成了嵌挤密实性结构较稳定，抗车辙性能优于对应的沥青混凝土AC-25。同时沥青稳定碎石的劈裂强度相对也大一些，这说明具有良好级配的沥青稳定碎石具有较好的结构优越性。5 SBS改性沥青稳定碎石（ATB-25）下面层施工技术研究5.1SBS改性沥青稳定碎石下面层施工工艺流程见图5-1.图5.1 SBS改性沥青稳定碎石下面层施工工艺流程图准备下承层施工放样材料准备目标配合比设计洒透层油生产配合比设计厂拌设备安装调试封层施工生产配合比验证拌和场拌料摊铺机就位自卸车运料复核放样摊 铺初 压复 压终压及除迹收面封闭交通至冷却分项检测验收5.1.1准备下承层（1）检查下承层的标高是否符合设计要求。（2）检查下承层的表面是否平整、密实，表面有无松散现象，横坡、宽度、平整度等是否符合设计要求。（3）检查下承层是否具有足够的强度。（4）试验检测设备是否已标定好。（5）各种材料是否按不同规格分类堆放，不同产地的同种规格集料也应分开堆放