SEAM沥青混合料的性能与应用

宋闽江

（江苏东交工程检测有限公司，江苏 南京 210002）

0 引言

随着国民经济的快速发展，针对交通量大、重载车辆多以及路面施工后开放交通早的特点，有必要在容易引起早期破损的平交路段路面采用强度高、高温稳定性及耐久性好的沥青混合料。在综合比较了多种沥青改性材料后，选择了SEAM沥青混合料添加剂。SEAM（Sulphur－Extended Asphalt Modifierde，硫磺强化沥青改性剂）是一种由壳牌公司专门研制的用于沥青路面的混合料添加剂，它是在硫磺里面添加了烟雾抑制剂和增塑剂成分制成的颗粒，用这种颗粒和沥青共同拌合出来的混合料称为“硫磺改性沥青混合料”。SEAM使用简单，在拌合混合料时替代部分沥青直接投入到拌缸中，能显著提高沥青混合料的高温稳定性且与其他改性技术相比，具有很好的经济性。

1 SEAM沥青混合料配合比设计

1.1 SEAM与沥青比例的确定

从SEAM的改性机理来看，沥青混合料中掺加不同量的SEAM，则SEAM改性沥青混合料析出的晶体形成的网状结构也会不同，导致沥青混合料的强度等性能也会大不相同。依据不同SEAM掺入量对沥青混合料性能的影响，SEAM改性沥青混和料随着m（SEAM）∶m（Asphalt）的增大，马歇尔稳定度也增大，说明SEAM改性沥青混合料的强度可以通过控制SEAM的掺入量来进行调节。

改变SEAM的掺入量可以获得全刚性、半刚性、柔性等各种性能的沥青路面材料：

a）当m（SEAM）∶m（Asphalt）＝1∶1时，SEAM改性沥青混合料是一种全刚性材料，具有优异的抗车辙性能，但柔性很低，用于面层以下较好；

b）当m（SEAM）∶m（Asphalt）＝2∶3时，得到一种半刚性材料，稳定度比常规的沥青混合料高，因此铺筑的路面具有较高的抗车辙性能，同时又能保持足够的柔度和较好的抗疲劳性能；

c）当m（SEAM）∶m（Asphalt）<3∶7时，得到一种“柔性”材料，与常规沥青混合料性能基本相似，强度和稳定性略好一些，可以作为面层或基层材料。

由此可见，使用SEAM改性沥青混合料时，采用多大的m（SEAM）∶m（Asphalt）值，要根据修建道路的功能需要和路面设计的强度、刚度等要求来选择确定。

SEAM用量的计算采取等体积代换的原则，通过下式进行：

式中：A——常规沥青混合料设计中沥青含量（重量百分比）；

R——SEAM替代系数，半刚性、柔性面层一般取R＝1.9；

PS——最终粘结料中SEAM重量比；

Gbitumen——沥青相对密度。

计算出SEAM＋沥青总结合料的用量，然后分别计算SEAM和沥青的用量如下：

1.2 配合比设计

SEAM沥青混合料的配合比设计包括矿料级配设计与SEAM、沥青用量的确定，以及配合比的验证。加入SEAM后的SEAM与沥青用量只需在上述公式中代入对应类型普通沥青混合料的最佳沥青用量进行计算即可得到。

1.2.1 目标配合比设计阶段

从施工现场分别取各类矿料进行筛分，计算各矿料的用量，使合成的矿质混合料级配符合范围。在工程设计级配范围内计算1～3组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线。反复进行，使矿质混合料级配曲线应接近一条顺滑的曲线。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。根据经验初选满足设计要求的级配做为设计级配。通过马歇尔试验确定最佳沥青用量。按选定的m（SEAM）∶m（Asphalt）比例进行SEAM替换，掺加（沥青＋SEAM）质量的0.6%抗剥离剂，对马歇尔体积指标和水稳定性能进行试验验证。

1.2.2 生产配合比设计阶段

对各热料仓矿料进行二次筛分，使矿质混合料的级配符合目标设计级配的要求，以确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例，供拌合机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。取目标配合比设计的最佳沥青用量和SEAM用量进行马歇尔试验验证，各项体积指标应满足目标设计要求。

1.2.3 生产配合比验证阶段

用生产配合比进行试拌，沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和抽提试验，由此确定正常生产用的标准配合比。标准配合比的矿料级配，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的设计级配，并避免在0.3～0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比不得在施工过程中随意变更。

2 SEAM沥青混合料工程实例

下面以沿江开发高等级公路（南京江北段）建设工程为例进行探讨。

2.1 配合比设计相关数据

沿江开发高等级公路（南京江北段）工程Sup20SEAM改性沥青混合料目标配合比设计，依据Superpave设计级配各筛孔尺寸通过率见表1，各档料用量比例见表2。

表1 设计级配的通过率明细表

表2 配合比用料比例

2.2 性能验证比对试验

成型相关试件在室温下放置10d后进行验证试验，成型时加入抗剥落剂（掺量为胶结料的0.6%）。SEAM∶沥青为40∶60。同时成型未添加SEAM的普通道路石油沥青混合料试件，进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、动稳定度试验相关性能验证的比对试验，以此评价SEAM改性沥青混合料的性能。比对结果见表3～表5。

表3 浸水马歇尔稳定度比对试验结果汇总表

表4 冻融劈裂比对试验结果汇总表

表5 动稳定度比对试验结果汇总表

从上述比对试验汇总表中可以看出，添加了SEAM的沥青混合料的浸水马歇尔数据、冻融劈裂数据、动稳定度数据均满足要求，且优于普通道路石油沥青混合料的性能，以此判定SEAM沥青混合料添加剂满足施工需要。

3 结语

随着SEAM沥青混合料在我国的进一步推广，必将在我国的道路建设中发挥重要作用。

由前文可知，合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性均匀性、和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的沥青混合料。要对SEAM沥青混合料路面配合比设计深入系统的研究，使沥青混合料配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动SEAM沥青混合料发展。同时根据实例，可供同类工程借鉴。

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