SBS改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)

扈其勇 張世雄

1 概述

瀝青材料是由一些極其復(fù)雜的高分子的碳?xì)浠衔锖瓦@些碳?xì)浠衔锏姆墙饘?氧、硫、氮)的衍生物所組成的混合物。改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子、聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑,或采取對(duì)瀝青輕度氧化加工等措施,使瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結(jié)合料。

狹義上講,目前道路改性瀝青一般指聚合物改性瀝青,用于改性的聚合物種類也很多,按照改性劑的不同,一般將其分為三類:1)橡膠類:丁苯橡膠(SBR),天然橡膠(NR),丁二烯橡膠(BR),其中SBR是世界上應(yīng)用最廣的改性劑之一;2)樹脂類:乙烯—乙酸乙烯共聚物(EVA),聚乙烯(PE);3)熱塑性橡膠類:SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物)、SE(苯乙烯—聚乙烯)等。

SBS由于具有良好的彈性,使其變形后的自恢復(fù)性及裂縫的自愈性得到了極大的提高,所以是目前世界上最為普遍使用的道路瀝青改性劑,也成為我國(guó)今后道路瀝青改性劑的發(fā)展方向。下面結(jié)合亳阜高速公路工程的施工、監(jiān)理情況,談?wù)剬?duì)SBS瀝青配合比設(shè)計(jì)以及工程施工過程中的注意事項(xiàng)。

2 SBS改性瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

SBS改性瀝青是在原有基質(zhì)瀝青(70號(hào)A級(jí))的基礎(chǔ)上,摻加3.0%～4.0%的SBS改性劑,改性后的瀝青與原瀝青相比,其高溫粘度增大,軟化點(diǎn)升高。在良好的設(shè)計(jì)配合比和施工條件下,瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性明顯提高。SBS改性瀝青有四種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。改性瀝青指標(biāo)中I-A型及I-B型適用于寒冷地區(qū),I-C型用于較熱地區(qū),I-D型用于非熱地區(qū)及重高交通量地段;從A到D,針入度變小,瀝青變硬,其高溫性能好,但低溫性能下降,因此,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚣敖煌繝顩r選擇改性瀝青類型。

3 SBS瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料要求

1)粗集料。用于改性瀝青混合料面層的粗集料,宜采用碎石或碎礫石,其粒徑規(guī)格和質(zhì)量要求均應(yīng)符合JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。粗集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無有害雜質(zhì),且具有一定硬度和強(qiáng)度。粗集料應(yīng)具有良好的顆粒形狀,并要求采用反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)。上面層使用堅(jiān)硬、耐磨的玄武巖集料。

2)細(xì)集料。細(xì)集料包括人工砂、天然砂。瀝青路面面層宜采用人工砂作為細(xì)集料,細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無有害雜質(zhì),有適當(dāng)?shù)念w粒組成,并與改性瀝青有良好的粘附性,天然砂由于質(zhì)量變化大(大部分為中粗砂),形狀較圓滑,與瀝青的粘附性差,對(duì)瀝青混合料影響較大,對(duì)于高速公路、一級(jí)公路瀝青混合料,天然砂不宜使用。亳阜高速公路人工砂檢測(cè)指標(biāo)見表1。

3)填充料。用于改性瀝青混合料面層的填料應(yīng)潔凈、干燥,其質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)要求。改性瀝青混合料填充料宜采用強(qiáng)基性巖石(石灰?guī)r、巖漿巖)等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,在本工程中使用石灰?guī)r礦粉。礦粉要求干燥、潔凈,禁止混合料生產(chǎn)中的回收粉。

表1 瀝青面層用細(xì)集料檢測(cè)數(shù)據(jù)

4)SBS改性瀝青。在SBS改性瀝青實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)過程中要注意以下兩個(gè)問題:a.試驗(yàn)樣品的取樣。在施工過程中所用的改性瀝青每車都必須檢驗(yàn)。取樣一定要均勻,具有代表性。對(duì)每份試樣應(yīng)加熱后一次澆滿所需的試模,不宜重復(fù)加熱使用。b.做軟化點(diǎn)試驗(yàn)時(shí),必須按試驗(yàn)規(guī)程將試樣加熱至能充分流動(dòng)后,澆筑試樣環(huán),不允許使用其他方法填滿試樣環(huán),否則試驗(yàn)結(jié)果誤差很大。

3.2 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.2.1 級(jí)配

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)級(jí)配應(yīng)采用貝雷法進(jìn)行設(shè)計(jì),級(jí)配選擇原則:AC-13型混合料關(guān)鍵控制篩孔2.36 mm以下篩孔通過量應(yīng)小于40,使級(jí)配達(dá)到密實(shí)、嵌擠,提高高溫穩(wěn)定性。亳阜高速公路所確定的瀝青混合料礦料級(jí)配見表2。

表2 亳阜高速公路瀝青混合料礦料級(jí)配

3.2.2 粉料比

小于0.075 mm含量的多少對(duì)瀝青混合料體積指標(biāo)和路用性能影響很大,混合料級(jí)配中小于0.075 mm的含量必須考慮粗、細(xì)集料本身含有的粉塵部分。粉膠比應(yīng)在1～1.2之間,對(duì)瀝青上面層瀝青混合料礦粉用量取4.5%～5%,亳阜高速公路瀝青上面層粉膠比為1.0。

3.2.3 混合料技術(shù)指標(biāo)

為有效的提高瀝青路面的性能,表面層瀝青混合料一方面要滿足密實(shí),防止水的進(jìn)入;另一方面,又要有一定的粗糙度,滿足抗滑的要求,因此,需要對(duì)瀝青混合料的體積指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的限制(見表3)。本工程配合比設(shè)計(jì)中,最佳油石比選定為5.2%。

表3 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.2.4 注意事項(xiàng)

1)拌制試件時(shí)需采用小型瀝青混合料拌合機(jī),以模擬生產(chǎn)實(shí)際情況。2)組試件個(gè)數(shù)一律用6個(gè),在配合比設(shè)計(jì)中,人工配制瀝青混合料制作試件時(shí)宜采用替代法,施工現(xiàn)場(chǎng)采集的瀝青混合料試樣宜采用直接法制件。3)試件成型溫度:試件拌合溫度165℃～175℃,試模預(yù)熱溫度165℃～175℃,擊實(shí)溫度145℃～155℃。4)瀝青混合料試件密度試驗(yàn)方法:上、中、下面層瀝青混合料統(tǒng)一用表干法。5)計(jì)算瀝青混合料試件理論密度時(shí),大于4.75 mm的粗集料的密度采用毛體積相對(duì)密度,小于4.75 mm的細(xì)集料采用表觀相對(duì)密度。6)試件的配料、拌和均應(yīng)單個(gè)進(jìn)行,以確保試驗(yàn)結(jié)果的一致性。

4 SBS改性瀝青混合料的施工

1)SBS改性瀝青由國(guó)內(nèi)企業(yè)預(yù)混生產(chǎn),當(dāng)改性瀝青發(fā)至工地時(shí),應(yīng)先驗(yàn)收廠家提供的發(fā)貨合格證,檢查改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)是否符合本工程所提出的要求。2)SBS改性瀝青如何儲(chǔ)存,請(qǐng)注意廠家說明,如儲(chǔ)存溫度、儲(chǔ)存時(shí)間(有效期)。3)改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì),目前仍采用馬歇爾試驗(yàn)方法,但因?yàn)楦男詾r青粘度大,在碎石表面的瀝青膜面厚,故瀝青用量比普通瀝青混合料大約要大0.2%。4)施工期間對(duì)改性瀝青質(zhì)量抽查檢驗(yàn),主要指標(biāo)是針入度、軟化點(diǎn)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性(不僅看軟化點(diǎn)差,而且要看軟化點(diǎn)有無下降,若軟化點(diǎn)下降不大于5℃,可認(rèn)為合格),其他指標(biāo)一般可以不測(cè)或少測(cè)。5)在改性瀝青混合料正式生產(chǎn)前,宜進(jìn)行試生產(chǎn),并鋪筑不少于200 m試驗(yàn)路,其目的在于調(diào)整拌合溫度和拌合時(shí)間。6)改性瀝青混合料攤鋪施工,氣溫應(yīng)在10℃以上季節(jié)完成。7)施工時(shí),為防止改性瀝青混合料在運(yùn)輸途中降溫太多,無論路途長(zhǎng)短都應(yīng)加蓋帆布,不要圖省事怕麻煩。8)攤鋪前,底層要清理干凈,并灑上乳化瀝青,以增強(qiáng)上、下層粘結(jié)。9)混合料攤鋪應(yīng)連續(xù)、均勻、不間斷,以保證良好的平整度,不能來一車攤鋪一車,造成停機(jī)過多。10)攤鋪時(shí)要注意觀察混合料表面無離析、橫向裂紋等現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)有離析、裂紋等缺陷,應(yīng)采取措施解決。11)上面層宜采取全寬一次攤鋪,故不存在接縫問題。攤鋪后應(yīng)及時(shí)組織碾壓,初壓溫度不應(yīng)低于150℃。復(fù)壓先用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓兩遍,然后使用輪胎壓路機(jī)碾壓,或者直接使用輪胎壓路機(jī)碾壓,注意檢查輪胎的氣壓是否一致。12)SBS瀝青混合料的質(zhì)量控制。對(duì)于瀝青面層混合料,現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)效果應(yīng)采用空隙率和壓實(shí)度雙向控制。空隙率計(jì)算所需的最大理論密度以每天實(shí)測(cè)為準(zhǔn),測(cè)試按照T 0711-93瀝青路面混合料最大相對(duì)密度試驗(yàn)(真空法)進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料空隙率為3%～6%。表面層瀝青混合料壓實(shí)度的檢驗(yàn),以實(shí)測(cè)芯樣為準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著SBS改性瀝青在我國(guó)的進(jìn)一步推廣,其必將在我國(guó)的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用,但在SBS改性瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)施工中有其特殊性,總結(jié)SBS改性瀝青施工技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),有利于提高SBS改性瀝青混凝土的使用效果,達(dá)到提高路用性能的目的。

[1] JTJ 052-2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] 呂偉民.瀝青混合料設(shè)計(jì)原理與方法[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2000.

[3] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 杭 敏.瀝青路面施工常見問題及對(duì)策[J].山西建筑,2009,35(3):265-266.