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作者
薛明星
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对沥青混合料各方面性能的改善效果来看，以SBS改性沥青的改性效果最为明显，目前已成为高等级公路沥青路面的主要改性沥青品种。矿粉A是利用甘肃地产矿物制得，从微观上看，矿粉A是采用本身具有链状结构的镁铝硅酸盐。利用制得的矿粉A对传统材料改性后得到了许多优异的性能，将矿粉A用于改性沥青混合料，其较大的比表面积和纤维状形貌特征，将有利于和沥青形成沥青结合料裹附于矿料表面，可极大的改善沥青混合料的稳定性能。
目前，在公路工程、市政公用工程中以沥青材料作为结合料粘结矿料而修筑的沥青混凝土路面面层，并与各类基层和垫层所组成路面结构较为常见。与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土路面的特点更为明显，具有表面平整，行车舒适，无接缝，噪声小，便于维修养护等优点，在国内外高等级公路建设中获得越来越广泛应用。
虽然沥青混凝土路面在我国得到大面积推广应用，在数量方面取得飞跃，但在质量方面仍存在较大的隐患，普遍存在耐久性不足和过早破坏的问题。除设计、施工、管理等因素外，材料自身的性能对于路面质量、使用寿命也有着重要影响。
1沥青混凝土路面改善性能的必要性为改善沥青混凝土路面性能，国内外广大的道路工作者们对沥青改性进行了大量的理论研究和工程实践，取得了不少成果。改性材料主要有3类：高分子聚合物、矿质填料及添加剂。
三者之中，对高分子聚合物改性沥青的研究及应用最为广泛、最集中，近几年尤其以SBS和胶粉最为突出；在混合料中搭配合适的阴、阳离子混合表面活性剂，作为添加剂使其改性效果较为显著，但是从目前的公开资料上看，对其研究、开发和应用还不够，改善性能的效果还不突出，尤其是在矿质填料作改性剂的研究方面就显得更少。从对沥青混合料各方面性能的改善效果来看，以SBS改性沥青的改性效果最为明显，目前已成为高等级公路沥青路面的主要改性沥青品种。
但工程实践中，一方面较高的造价限制了其大规模应用，另一方面应用了SBS改性技术后，沥青路面的通病仍未根除，仍然存在早期破坏的现象，如炎热季节高温车辙、冬季低温开裂、雨季、春季融水损害破坏等（泛指高温、低温和水稳定性等性能劣化）。
2矿粉A改善沥青混合料稳定性能的原理矿粉A是利用甘肃地产的矿物制得，从微观上看，矿粉A是采用本身具有链状结构的镁铝硅酸盐，经表面活性剂处理后采用喷雾法获得的直径在40~60nm，长约1μm左右的纤维状纳米超细粉。
通过专门制作，利用制得的矿粉A对传统材料改性后得到许多优异的性能，再掺入到普通混凝土中，可得到高性能的混凝土，将其用于盐渍土或者盐湖地区的重要工程，在甘肃西部、河西走廊、青藏铁路线等工程中得到应用，对改善性能、提升质量效果较为明显。将矿粉A用于改性沥青混合料，以其较大的比表面积，以及纤维状形貌特征将有助于掺入沥青中，形成沥青结合料而裹附于矿料的表面，从而极大的改善沥青混合料的稳定性能。
西部地区冬夏温差大，高温可达37~40℃，低温可达–25~–22℃，干旱少雨但局部雨量集中、紫外线辐射特别强烈，对沥青混凝土路面的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性提出了更高的要求，同时，西部地区经济水平发展落后，对沥青混凝土路面也提出了经济适用的要求。所以研究开发新型的低成本沥青混凝土改性材料很有必要。
3工程应用情况3.1工程概况
西峰至长庆桥至凤翔路口高速公路位于甘肃东部，和陕西、宁夏三省区的交界处，由西峰至长庆桥至凤翔路口，为“国家高速公路网”的重要组成路段。西长凤高速公路全长77.41km，起点位于庆阳市西峰区，终点位于凤翔路口，连接陕西省的永寿至凤翔路口高速公路。路线经董志、长官、长庆桥、庙头等地，全线采用双向四车道高速公路的标准建设，设计时速80km/h，路基宽度为24.5m，其横断面组成为：行车道宽2×（2×3.75）m，中央分隔带宽度2.0m，两侧路缘带各0.5m，硬路肩宽2.5m（含路缘带0.5m），土路肩宽0.75m。
3.2试验段情况
选取SK12+~SK12+作为试验路段，其配合比设计如下。上面层矿料组成：碎石（10~16mm）∶碎石（5~10mm）：机制砂（3~6mm）∶石屑（0~3mm）∶矿粉A=20∶4∶34∶40∶2，最佳油石比4.8%。中面层矿料组成：碎石（22~28mm）∶碎石（11~22mm）∶碎石（6~11mm）∶碎石（3~6mm）∶石屑（0~3mm）∶矿粉A=5∶38∶27∶6∶21∶3，最佳油石比4.3%。下面层矿料组成：碎石（19~31.5mm）∶碎石（9.5~19mm）：碎石（4.75~9.5mm）∶石屑（4.75~0mm）∶矿粉A=42∶18∶12∶23∶5，最佳油石比3.4%。
4矿粉A特性及改性作用原理矿粉A是将晶质水合镁铝硅酸盐矿物经活化处理后制备得到沥青混凝土改性材料，是一种长径比达20∶1的纤维状超细粉体材料，具有较大的比表面积和较强的吸附能力，从而增加了结构沥青厚度，提高了沥青与矿料的粘结力；矿粉A的大长径比和纤维状使其具有补强、增韧的作用，从而改善了混合料的应力松弛性能，有利于低温抗裂性能。矿粉A掺入沥青混凝土，可全面提高沥青混凝土的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性。
5施工工艺5.1施工准备
准备好铺装施工所需的机械设备和试验检测设备，对铺装材料、原材料性能做好检测，并根据施工图纸、相关技术规范规程及业主的有关要求，编制科学、合理、详细、可行的施工方案及详细的采用矿粉A改性沥青混凝土的施工组织设计。
5.2配合比设计
矿粉A改性沥青混凝土的配合比设计采用马歇尔试件成型方法，与普通沥青混凝土设计一样，分为目标配合比设计、生产配合比设计及试拌试铺验证3个阶段，并要确定矿料级配与最佳油石比。
5.3混合料的拌制
沥青混合料拌和设备，应为型及以上拌和楼（生产能力不低于t/h，至少具备6个料仓）。沥青混合料的拌和应先加沥青后加矿粉A。拌和机配备计算机设备，拌和过程中逐盘采集并打印参数，对沥青混合料生产质量及铺筑厚度的总量进行实时监控。
拌和时间：先将沥青混凝土干拌15s，加入沥青3s后加入矿粉A，湿拌约45s，总生产时间控制在60~70s之内。拌和温度：沥青加热~℃，矿料加热~℃，混合料出厂~℃。
5.4混合料的运输
根据最新沥青混凝土施工规范及施工图纸要求所编制的施工技术方案，并根据试验室提供的沥青混凝土的生产配合比，进行提料、加热、干拌、混拌，取样测油石比、碎石级配及出场温度测定，都满足要求后发往前场。运输采用东风自卸卡车，每台汽车的载重不低于20t，开始摊铺时，每台摊铺机前等候的料车将不少于5辆，以保障沥青混合料连续摊铺。运输混合料的汽车车厢底板、侧板要干净、光滑，并涂上油水混合物的隔离剂，保证不沾料。为了保证运输中温度不散失，对每车沥青混合料顶面用棉被进行覆盖，在每个拌合站出口处设有自动对车辆胶轮进行冲洗设备。运料车在运输过程中，运输速度控制在30~40km/h之内，并保证匀速、慢行。
5.5混合料的摊铺
在铺筑混合料之前，首先对上一道工序进行提前验收，确保其各项指标符合相关要求。为了确保沥青路面外侧线型顺直，在外侧全部进行放线立模施工，由于内侧都为已安装好了路缘石，对此无须进行线型控制，但要求路缘石内侧进行沥青涂刷。
在沥青摊铺前要对摊铺机进行预加热，同时在受料斗的表面刷涂少量油水混合物，防止料斗粘附混合料。同时在沥青料到达前场后及时进行温度测量，要确保其各温度都在规范允许的范围内。摊铺过程中尽可能保持匀速前进，减少变换速度或中途停顿，摊铺速度按照3~4m/min，摊铺好及时碾压。
5.6沥青路面的压实及成型
沥青混凝土路面的碾压按照初压、复压和终压三次成型。在摊铺40m左右时按预先制订的碾压方案逐个进行初压、复压及终压，还要进行摊铺、初压、复压、终压时的温度测定和记录，按照初压温度在~℃，复压温度按照不低于℃，终压温度按照不低于℃进行控制，遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行。
在本次施工中，采用2台11~13t双钢轮振动压路机及1台轮胎压路机，在压实路面时取得了很好的效果。碾压速度控制在1.5~2.0km/h之内，每轮碾压的长度与摊铺长度相适宜，要保持相对稳定，每次碾压重叠宽度为20~30cm。
6效益分析矿粉A是由甘肃地产矿物研制而成，应用于省内沥青混凝土路面，有利于就地取材，降低工程造价。使用添加了矿粉A的改性沥青混凝土铺筑的路面，使用寿命可延长约2~3年，因此能减少维修和养护费用，延长路面的使用寿命，总的费用不仅不会增加，反而会有很大的节省。
矿粉A改性沥青混凝土经试验研究，具有优良的高温、低温性能和水稳定性。在高温情况下不变形，低温情况下抗开裂，并且抗水损害能力比一般沥青混凝土路面强，可长久保持高等级路面的使用性能，大幅减轻了养护工人的劳动强度，节省了小修费用和保养费用。
试验表明，改性沥青路面出现坑槽、龟裂等病害的概率也要低于普通沥青路面。即使路面进入维修期，维修养护的工作量也要比同期的普通沥青路面减少很多，这样也可以节省大量的成本费用。
7结束语经试验和分析研究，矿粉A改性沥青混凝土路面虽然在施工前期增加了工程项目的初期投资，但从路面全寿命周期分析，经济效益还是比较明显。延长使用寿命，减少维修和养护费用，大幅节省总费用。而且使用矿粉A改性沥青，可以提升高等级公路的运营安全性，社会效益不可估量。
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