改性瀝青在道路工程中的應(yīng)用

陳志剛，袁騰方，劉小平

(1.長沙先導(dǎo)投資控股有限公司，湖南長沙 410000;2.桂武高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南郴州 423000)

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的不斷展開，交通體系的逐步完善，瀝青路面的建設(shè)規(guī)模逐漸擴大。由于普通瀝青存在粘結(jié)力差、延伸度低、含蠟量高、溫度敏感性大等性能缺點，考慮以后交通量的增加以及冬夏、日夜溫差大等因素，對瀝青路面的質(zhì)量提出了更高的要求，高質(zhì)量的瀝青的需求量呈上升趨勢［1］。

目前瀝青改性常用的手段是在瀝青中加入一定量橡膠、磨細(xì)的橡膠粉或其它填料等外摻劑(改性劑)，使瀝青在感溫性、穩(wěn)定性、耐久性、粘附性、抗老化性等方面都得到全面改善，從而提高瀝青路面的使用性能［2］。SBS和廢舊橡膠粉是眾多改性劑中應(yīng)用最廣泛的兩種。由于改性瀝青的重大應(yīng)用價值，國外早在20世紀(jì)40年代就有相關(guān)研究和應(yīng)用，我國近年來對瀝青改性技術(shù)進行了初步探索和研究［3］。其研究范圍包括SBS、廢舊橡膠粉改性瀝青的機理、配方、生產(chǎn)工藝及施工條件對瀝青改性效果的影響、確定最優(yōu)配方和工藝，從而應(yīng)用于道路瀝青改性［4］。

1 SBS改性瀝青

將SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯的嵌段共聚物)加入熱瀝青中，在一定的溫度和機械剪切力作用下，與瀝青形成均勻混合體，該混合體為SBS改性瀝青。改性后的瀝青，與原瀝青相比，其高溫粘度增大，軟化點升高。在良好的設(shè)計配合比和施工條件下，用SBS改性瀝青鋪筑的瀝青混凝土路面有著傳統(tǒng)瀝青路面無法比擬的優(yōu)越性能，具有很好的耐高溫、抗低溫能力以及較好的抗車轍能力和抗疲勞能力，并極大地改善瀝青的水穩(wěn)定性，提高了路面的抗滑性能。目前SBS改性瀝青已得到了工程界的廣泛關(guān)注和高度重視，收到了良好的社會與經(jīng)濟效益［5，6］。

SBS改性乳化瀝青是以基質(zhì)110#瀝青為基料，以SBS復(fù)合粘接劑為改性材料，而后添加乳化劑，在一定工藝流程下，經(jīng)過摻配、混溶，制備成具有某種特性的改性瀝青混合乳液。SBS改性乳化瀝青因其良好的粘接性能、抗變形能力和溫度穩(wěn)定性在應(yīng)用于道路瀝青層間處理時取得良好的效果。以SBS改性乳化瀝青代替普通瀝青作透層、粘層，其防水、粘結(jié)、抗剪能力等方面都優(yōu)于普通瀝青，能有效地減少路面損壞，提高路面使用壽命。

國內(nèi)有相應(yīng)工程做了普通瀝青和SBS改性乳化瀝青對比段試驗，發(fā)現(xiàn)SBS改性乳化瀝青，改善了普通瀝青難以滲透的問題，達(dá)到了下滲上聯(lián)、固結(jié)防水的效果，是一種很好的透層油材料。能大幅度改善道路瀝青路面層間結(jié)合狀況，減少使用過程中各種病害的發(fā)生。

用SBS改性瀝青鋪筑瀝青混凝土路面，國內(nèi)首推首都機場，北京人修建的SMA機場跑道，被當(dāng)時的交通部部長譽為中國最好的道面，并獲得來自各界各國的專家一致稱贊。從此，國內(nèi)掀起了推廣SBS改性瀝青的高潮。近幾年來，在各大高速公路、市政工程或養(yǎng)護工程上得到大力推廣，采用了大量的SBS改性瀝青。見表1、表2。

2 橡膠瀝青

根據(jù)ASTM的定義，橡膠瀝青(AR)就是“瀝青、回收輪胎橡膠和某些添加劑混合而成的膠結(jié)料，橡膠粉至少占到總量的15%，并且與熱瀝青充分反應(yīng)，橡膠顆粒產(chǎn)生融漲”［7］。利用廢膠粉制作橡膠瀝青不僅能明顯改善瀝青的高、低溫性能，減少瀝青路面的龜裂和老化，提高車輛的行駛安全和路面的使用壽命，還可回收利用廢舊橡膠，減少固體廢棄物的污染。

表1 濟南重交路橋工程有限公司近年來SBS改性瀝青現(xiàn)場加工業(yè)績

表2 山東大山路橋工程有限公司今年來SBS改性瀝青現(xiàn)場加工業(yè)績

橡膠瀝青的特點:①橡膠瀝青的黏度大，可以牢固地黏結(jié)在基層、水泥(或瀝青)混凝土路面上。在同等溫度條件下，橡膠瀝青本身的抗拉力要優(yōu)于SBS改性瀝青，可以很好地抵抗基層反射裂縫，并具有良好的封水及防滑效果，尤其適用于南方高溫多雨地區(qū)的使用;②橡膠瀝青勁度模量隨溫度變化的幅度較小，溫度敏感性小。軟化點高，大大提高了抗高溫變形能力及高溫防車轍能力;橡膠瀝青低溫勁度模量遠(yuǎn)低于一般SBS改性瀝青，低溫抗裂性能優(yōu)異;③因為膠結(jié)料含量高、油膜厚以及輪胎中含有抗氧化劑，因此提高了道路抗老化、抗氧化能力，優(yōu)異的抗疲勞性使得橡膠瀝青具有極好的耐久性;④橡膠瀝青有路面減噪效果，大量使用廢舊輪胎，既節(jié)約了能源，也有利于環(huán)境保護。

自從1983年在加州一個道路改建項目應(yīng)用以來，由于其表現(xiàn)出相對優(yōu)越的性能及能夠消化大量廢棄輪胎的特性，橡膠瀝青在美國、德國等多個國家得到了廣泛使用。近幾年來，橡膠瀝青在我國市政改建、新建道路及高速公路上逐步得到了應(yīng)用(廣西隆百高速為我國首條大規(guī)模采用橡膠瀝青路面設(shè)計施工的環(huán)保型高速公路)。見表3。

目前橡膠瀝青推廣應(yīng)用的障礙:①橡膠材料市場混亂，一部分橡膠粉粒的原材料根本不是廢舊輪胎，而是天然橡膠，背離了橡膠瀝青生態(tài)環(huán)保的初衷，并造成了價格的混亂;②質(zhì)量控制差或沒有控制;③我國尚無正規(guī)的有關(guān)廢膠粉改性瀝青技術(shù)規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式出臺;④混合料設(shè)計方法沒有改變或不愿意改變;⑤寒冷天氣下施工局限性(最佳施工溫度最好高于18℃，采用溫拌技術(shù)除外)。

這些瓶頸問題，限制了橡膠瀝青的推廣。這些就需要相關(guān)職能部門盡快出臺相關(guān)法律法規(guī)規(guī)范橡膠瀝青，盡快讓這一優(yōu)秀產(chǎn)品在道路建設(shè)中得到普及。

表3 山東大山路橋工程有限公司今年來橡膠瀝青現(xiàn)場加工業(yè)績

3 經(jīng)濟性比較

從工程經(jīng)濟方面，比較兩種改性瀝青與普通瀝青的造價。各方案造價依據(jù)定額估算，不含瀝青混凝土運輸費。

1)方案一:普通瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

乳化瀝青封層+高分子聚合玻纖防滲防裂土工布+7 cm瀝青混凝土AC—25+乳化瀝青粘層+5 cm瀝青混凝土AC－20+乳化瀝青粘層+4 cm瀝青混凝土AC－13。見表4。

表4 普通瀝青路面結(jié)構(gòu)方案單價估算 (元·m－2)

2)方案二:SBS改性瀝青路面結(jié)構(gòu)。

乳化SBS改性瀝青封層+高分子聚合玻纖防滲防裂土工布+7 cm瀝青混凝土AC—25+乳化SBS改性瀝青粘層+5 cm瀝青混凝土AC—20+乳化SBS改性瀝青粘層+4 cm SBS改性瀝青SMA—13，見表5。

表5 SBS改性瀝青路面結(jié)構(gòu)方案單價估算 (元·m－2)

3)方案三:橡膠瀝青路面結(jié)構(gòu)。

將方案二中4 cm SBS改性瀝青SMA—13換成4 cm橡膠瀝青AR—AC—13，其他與方案二相同。見表6。

表6 橡膠瀝青路面結(jié)構(gòu)方案單價估算 (元·m－2)

上面的造價對比表明:

1)將封層及粘層材料提高為乳化SBS改性瀝青，造價增加9.5 元/m2，僅增加3.6%(計入運輸費用，升高比例更低)。考慮到乳化SBS改性瀝青做為瀝青層間材料的良好效果，此種材料作為封層及粘層可以推廣使用。

2)相對于普通瀝青混凝土路面，SBS改性瀝青路面(僅面層為SBS改性瀝青)造價增加7.7%，橡膠瀝青路面(僅面層為橡膠瀝青)造價增加16%。考慮到其相對優(yōu)良的特性，及對工程造價增加的有限性，改性瀝青在改建、新建道路工程中具有相當(dāng)?shù)母偁幜Α?/p>

4 結(jié)語

改性瀝青在提高路面高溫下抗車轍的能力、低溫下抗開裂的能力、提高路面耐磨耗能力和延長路面的使用壽命等方面表現(xiàn)出了很大的優(yōu)越性。但是必須明確一點，并不是使用改性瀝青就能夠保證瀝青路面的施工質(zhì)量，因此，在瀝青混凝土路面施工過程中，首先還是要高度重視提高現(xiàn)場施工水平，減少施工的變異性，才能從根本上保證瀝青路面的整體施工質(zhì)量。

［1］姚德宏.我國公路建設(shè)與瀝青需求［J］.石油煉制與化工，2001，32(2):63－65.

［2］JTJ 036—98，公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］程 源.廢膠粉應(yīng)用前瞻［J］.合成橡膠工業(yè)，2001，24(2):65－66.

［4］彭益民.路用瀝青改性的機理、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.公路工程，2009，34(4):145 －154.

［5］王曉初，朱浮聲，王奕鵬.SBS改性瀝青路面經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景分析［J］.沈陽大學(xué)學(xué)報，2004，16(6):52－63.

［6］張 露，高曉明，朱少穎.SBS改性乳化瀝青在赤通高速公路施工中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古公路與運輸，2009，112:27 －29.

［7］加利弗尼亞運輸部.橡膠瀝青應(yīng)用指南［Z］.2006.