SBS改性瀝青混合料施工及應用效果探討

摘要：SBS改性瀝青混合料已成為最常用的首選路面形式。本文筆者結合工程實踐，對SBS改性瀝青混合料施工及應用效果進行了以一下的探討。僅供同行參考！

關鍵詞：SBS改性瀝青;原材料控制;配合比確定;混合料檢測;施工;應用效果

1、原材料控制

1.1SBS改性瀝青

1.1.1改性機理

SBS改性瀝青是在原有基質瀝青重交通石油瀝青基礎上，一般摻加2.5%～5%的SBS改性劑，通常采用5%。基質瀝青經SBS改性后，自身及原瀝青分子的化學結構沒有改變，其過程以物理改性為主，利用其良好的物理性能對原基質做改性處理，改性后SBS劑均勻分布于基質瀝青中形成失混材料。

1.1.2改性瀝青評價指標

①感溫性：針入度、針入度指數;

②低溫性：5℃延度和當量脆點;

③高溫陛能：60℃黏度、軟化點與當量軟化點;

④熱穩定性（耐老化）：旋轉薄膜烘箱試驗;

⑤黏彈效應：彈性恢復25℃;

⑥與集料的握裹力：黏韌性試驗;

⑦施工及安全：閃電、運動黏度135℃;

⑧離析指標：48h軟化點差。

1.1.3改性效果

改性后的瀝青與原瀝青相比，其高溫黏度增大，軟化點升高;具有良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂性能、抗老化性能、變形自恢復性和裂縫自愈性;黏聚力強，水穩定性好;路面抗滑能力和承載能力提高。

1.1.4應用

基于以上因素，用于高速公路路面基質瀝青通常選用AK-70，改性劑摻配比例5%。聚合物SBS改性瀝青技術滿足《公路瀝青路面施工技術規范》相關要求，用于高速公路熱拌瀝青混合料時采用I-D類型。

1.2細集料

1.2.1機制砂

高速公路對細集料質量要求很高，用于SBS改性瀝青混合料中的細集料一般采用機制砂。機制砂相對天然砂具有理想的表面紋理，增加顆粒間摩擦力，為路面提供良好的穩定性，還能增強與瀝青的吸附能力，提高瀝青膜厚;相對石屑而言，機制砂顆粒規整，片狀顆粒粉塵含量少且不含泥土等優點，配置的瀝青混合料能獲得更加理想的路用性能。

1.2.2質量要求

《公路瀝青路面施工技術規范》中要求機制砂有適當的顆粒級配，其級配應符合S16的要求，對其表觀密度、堅固性、含泥量、砂當量、亞甲藍值、棱角性（流動時間）等都有嚴格的質量要求。

1.2.3應用效果

機制砂是用優質石料經專用的制砂機加工而成，可以配制出更耐久的瀝青混合料，消除了使用天然砂水穩性差和多雨地區限制應用的問題。適當增加瀝青用量時，可顯著提高其高溫穩定性和水穩定性，同時，會大幅度降低車轍、坑槽等病害，鋪筑的路面質量明顯得到提高。

1.3粗集料、礦粉的要求

1.3.1玄武巖石料

由于玄武巖集料具有更高的硬度堅固性、抗磨抗滑、抗沖擊性能，玄武巖集料的使用使高速公路路面能夠獲得更高的質量效果。高速公路路面上面層對集料質量提出更高要求，甚至在招標文件中明確強制要求表層必須采用玄武巖石料。玄武巖集料的使用使瀝青混凝土具有更高的耐磨性，抗壓、抗沖擊性能，抗車轍能力，抗疲勞壽命。

1.3.2粗集料、礦粉

對于高速公路施工所需要的粗集料、礦粉以及添加劑的質量要求與非改性瀝青混凝土要求基本相同，對其質量和物理力學性能要求滿足《公路瀝青路面施工技術規范》中高等級公路路面所需混合料原材料的要求即可。

2、配合比確定及混合料檢測

2.1GTM擊實法

施工中常用的混合料配合比組成設計方法有馬歇爾法、GTM法、superpave法，高速公路SBS改性瀝青混合料擊實方法采用GTM法。擊實壓強采用0.7MPa，確定技術指標時，要求滿足應變比GSI≤1.05，抗剪強度比GSFgt;1.3。

在高速路面施工中，路面上面層采用SBS改性瀝青AC-13C型混合料，原材料采用基質瀝青AK-70摻加5%SBS改性劑，I-D類，各項技術指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》相關要求，實測15℃的密度值1.022g/cm3。粗集料采用玄武巖石料，規格為10～15、5～10、3～5mm，細集料為鄒平石灰巖機制砂，填料為滿城礦粉。

通過篩分試配，合成級配曲線滿足AC-13C型混合料級配曲線范圍時，各種集料配合比如表1。

表1""AC-13C型混合料配合比

石料規格/mm

10-15

5-10

3-5

機制砂

礦粉

所占比例/%

19

32

10

37

2

根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》配制不同油石比的混合料進行GTM試驗，試驗結果如表2。

表2""GTM法試驗結果

技術指標

油石比/%

3.9

4.2

4.5

4.8

應變化（CSI）

1.01

1.03

1.05

1.09

抗剪強度化（CSF）

2.71

2.51

2.40

2.22

密度/g·cm-3

2.487

2.496

2.505

2.509

試驗結果表明：GSI隨油石比增加呈增大曲線，GSF隨油石比增大呈減小曲線。依據《公路瀝青路面施工技術規范》的相關要求，綜合考慮GTM試驗結果并參考體積參數的大小及變化趨勢，將AC-13C型改性瀝青混合料最佳油石比確定為4.5%，毛體積密度2.505G/cm3。

2.2與馬歇爾實驗對比

用GTM法確定瀝青混合料組成設計后，為實用于工程施工檢測，在施工過程中仍采用馬歇爾法對混合料進行試驗檢測。

2.3混合料使用性能檢測

根據上述配合比配制出混合料，并對混合料各項使用性能進行檢測。檢測結果如表3。

2.4對比結論

表3混合料使用性能檢測值

檢查項目

技術要求

法實測值

水穩性殘留穩定度/%

80

83.2

水穩性殘留強度/%

75

86.8

滲水試驗

不透水

不透水

60℃車轍試驗/次·mm-1

2400

4778

彎曲試驗破壞應變（CU）

2500

2687

彎曲試驗彎拉強度/MPa

12.02

彎曲試驗彎勁度模量/MPa

6763

彎曲試驗應變能/kg·m-2

11.83

通過用GTM法確定混合料的配合比參數與馬歇爾法物理參數對比，主要指標基本相符，GTM法毛體積密度提高近2%，在施工過程中采用馬歇爾法對比結果進行檢驗和控制，使用性能滿足混合料技術要求，并且性能大幅度提高。通常用GTM法確定的毛體積密度比馬歇爾法提高1%～3%，油石比可降低0.3%，這是采用GTM法確定目標配合比的重要因素之一，GTM法采用也是高速公路高標準高質量路面新技術的重要應用之一。

3、SBS改性瀝青混合料施工

3.1拌和

采用自動計量的大功率間歇式瀝青混合料拌和設備，拌和時間50S以上，礦料、改性瀝青及混合料加熱溫度較非改性瀝青混合料均提高10-20℃，成品

料外觀鑒定以顆粒全裹覆且色澤均勻一致為度。

3.2運輸

運輸采用20t以上翻斗車，為保溫、防雨淋必須全覆蓋，為防止混合料與車廂內粘連必須撒隔離劑，并用拖把拖勻，直至無余液積聚。

3.3攤鋪碾壓

攤鋪與非改性瀝青混合料相似，由于瀝青混合料高溫時有穩定性，碾壓必須緊跟在攤鋪機后面進行，為配合GTM法混合料設計達到要求的密度值，理論上應當采用大噸位膠輪壓路機先鞣壓2遍，然后再用震動壓路機高頻低幅慢速復壓4～6遍。

攤鋪溫度不低于165℃，碾壓溫度不低于155℃，根據SBS改性瀝青溫度一黏度曲線以及做擊實實驗時溫度控制情況，通常以160℃最佳。碾壓完成溫度最好不低于145℃，最后靜壓1遍消除輪跡，保證路面平整度。施工過程中，溫度控制是各工序各個環節的關鍵，注意隨時檢查施工溫度。對瀝青混凝土路面施工做不少于800m試驗段用以驗證施工效果。

3.4試驗檢測

施工中SBS改性瀝青混凝土路面各項試驗檢驗方法與普通瀝青路面大多相同，根據《公路瀝青路面施工技術規范》進行檢測。SBS改性瀝青檢驗過程中也應把溫度控制作為重要關鍵的條件，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》進行。

3.5SBS改性瀝青存儲

為防止產生離析，存放一般不允許超過48h，并且需要嚴格控制SBS改性瀝青的存儲溫度。供應緊張時存儲溫度可設定165～170℃之間，在SBS改性瀝青進出存儲罐時各攪拌或循環一定時間;如存儲時間較長，存儲溫度可設定到150～160℃之間，每天攪拌或循環一定時間。存儲罐內的SBS改性瀝青的攪拌和循環也不宜太頻繁。

4、SBS改性瀝青混合料應用效果

應用SBS改性瀝青配制的混合料，形成懸浮或骨架密實型結構，依靠基料的內摩阻力和瀝青膠漿的黏聚力，具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性、抗老化等路用性能。通過各項指標檢測表明：具有很強的抗車轍能力，車轍試驗動穩定度是普通瀝青混合料要求的8倍以上，平均達到4500次/mm以上;其次是高溫穩定性以及低溫抗裂性能加強，它的彈性模量能夠達到1200～2000MPa，甚至與水泥混凝土彈性模量相當。應用于高等級公路，滿足重交通的需求，有很大的實際意義。

參考文獻：

[1]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[s].

[2]JTJ052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].