公路中SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術研究

蔡東華

（中鐵十八局國際公司，天津 300202）

引言

在我國已建成的高等級公路中，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面是主要的兩種路面結構形式[1]，其中瀝青混凝土路面以優越的使用性能在全世界應用最為廣泛，它是一種無接縫連續式路面，具有足夠的力學強度和良好的行車承載力，行車舒適且使用壽命較長[2]。但隨著我國公路重載、超載和車流量的迅速增長，普通瀝青混合料已難以勝當重任，而采用優質材料瀝青混凝土改善路用性能的觀念逐漸得到普及和相關學者的重視。其中SBS 改性瀝青應用最為廣泛。

SBS 改性瀝青混凝土可提高路面高溫性能，顯著延長瀝青路面的使用壽命，適用于高溫氣候和交通荷載較大的高等級公路[3]。本文針對朱拜爾TS8高速公路所在地區夏季氣候較高、軸載較重等特點，對SBS 改性瀝青的應用進行了研究，分析SBS改性瀝青原材料配伍性和配合比設計，并以工程背景詳細研究沙漠地區混凝土路面施工工藝，最后通過室內試驗對SBS 改性瀝青混凝土高、低溫性能進行評價。

1 工程概況

朱拜爾TS8 高速公路位于沙特阿拉伯王國東部省朱拜爾市，地處熱帶沙漠氣候，夏季持續高溫40℃以上，路線總長16.835 公里，道路設計標準為雙向六車道，時速為120km/h。道路所經路段主要為貨車、施工用車等大型車輛，道路對瀝青路面高溫性能、行車承載能力要求較高。本文采用SBS 改性瀝青SMA-16 結構，具體結構設計為5cmSMA-16+7cmAC-20+8cmATB-25。

2 工程實踐

2.1 原材料

（1）瀝青。SBS 改性瀝青是決定混凝土性能的重要因素，其應用效果與SBS 改性劑和基質瀝青有關。SBS 是一種熱塑性彈性體，分為星型和線型兩種，一般星型SBS 改性效果明顯優于線型。同時考慮SBS 與基質瀝青的配伍性，本文改性劑采用蘭亭公司星型SBS，基質瀝青為90#道路瀝青，SBS 摻量為5%。所得改性瀝青技術性能試驗結果如表1 所示。

表1 SBS改性瀝青實驗結果

（2）粗集料。為提高改性瀝青混凝土路面高溫性能，粗集料的選擇同樣至關重要。混凝土內摩擦角越大，集料之間的嵌擠作用越明顯，混凝土高溫性能越優越。因此，混凝土粗集料選擇時應具有良好堅韌性、棱角性和壓碎值，表面粗糙且潔凈干燥。本文粗集料選用反擊式破碎機加工，依據《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）對各粒徑碎石進行試驗，其試驗結果如表2 所示。

表2 粗集料技術性能試驗結果

（3）細集料。用于拌制瀝青混凝土的細集料有天然砂、機制砂和石屑。本文細集料采用石灰巖機制砂。細集料應潔凈、干燥，且無其他雜質，全部機制砂均水洗烘干后方可使用。各粒徑技術性能試驗結果如表3 所示。

表3 細集料技術性能試驗結果

2.2 配合比設計

根據 《公路瀝青路面施工技術規范》（TJT032-94）要求，對改性瀝青混凝土進行目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證，其所得合成級配如表4 所示。

表4 改性混凝土配合比設計

2.3 施工技術

（1）施工準備。為確保SBS 改性瀝青混凝土改性效果，對沙漠地區地基施工質量的控制是一項重要工序。在鋪筑SBS 改性瀝青混凝土面層之前，要嚴格控制路基和路面基層的施工質量等各項指標，尤其要確保路基壓實度達到設計要求，防止沙漠地區路基發生沉降。

做好施工前材料進場檢驗，采用抽樣的方式對SBS 改性瀝青、集料和礦粉等原材料進行自檢，不合格的材料嚴禁進入場地。另外配置好混凝土拌和、運輸、攤鋪和碾壓等施工設備，運輸車輛要以存在4～5 輛備用車輛為宜。另外在正式鋪筑之前，首先鋪筑試驗路段確定路面壓實機械組合、壓實遍數和碾壓過程中的溫度控制范圍。該高速公路壓實過程中參數控制如表5 所示。

表5 壓實過程中參數控制指標

（2）改性瀝青混合料拌和。在混合料拌和過程中，拌和站要嚴格控制油石比，每天采集一定數量混合料進行抽提試驗進行檢驗以指導施工。混合料拌和時間以拌和均勻、集料全被瀝青裹覆、無花白料離析現象為宜，另外，拌和站不得隨意更改配合比，如發現料倉存在溢料現象，應及時停機進行處理。在運輸車接料時，運輸車采用前-后-中的順序分三部分進行裝料，控制混合料發生離析。

（3）運輸。改性瀝青混合料采用自卸式運輸車數量配置根據運輸距離、攤鋪速度確定，運輸車輛車廂在使用前保持潔凈，不得存有余料，運輸時采用油水混合液噴灑，以防止混合料黏附于車廂底部和側板。同時側板應留有檢測孔，以測定混合料出廠和到廠時的溫度。另外在運輸過程中，混合料頂面采用油氈布覆蓋，以起到防雨、防污染和保溫的效果。

（4）混合料攤鋪。混合料攤鋪采用 ABG525 攤鋪機，攤鋪速度應緩慢、均勻且不間斷，速度控制為2m/min，起步前首先將自動找平設備調整到理想狀態。攤鋪完成后，由現場技術人員檢查松鋪厚度、外觀幾何形狀，對存在缺料、離析區域應進行換填補料處理。

（5）混合料碾壓。混合料碾壓遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，根據試驗路段確定的鋼輪靜壓-鋼輪振動-雙鋼輪掃壓施工程序進行碾壓。鋼輪靜壓緊跟攤鋪機后面，驅動輪向前錯輪1/3，但重疊寬度不得小于20cm；鋼輪振動在靜壓之后進行，采用前進時穩壓，返回時微振的方式；終壓再次采用雙鋼輪壓路機振動碾壓。另外，對路緣石根部等碾壓不到的區域，應由技術人員進行人工夯實。

（6）接縫施工。該高速公路橫縫采用熱接縫的方法。具體實施步驟為：當天施工碾壓完成后，在端部由6m 直尺確定平整度合格部位打線，沿線用切割機垂直切縫，并將端部清理干凈。次日施工前首先用熱瀝青混合料溫邊，然后清除溫邊混合料，將攤鋪機熨平板放置于已鋪混合料上起步攤鋪，攤鋪機攤鋪完成后，再進行人工整平處理。

3 性能檢測

朱拜爾市地處熱帶沙漠氣候，夏季高溫為40℃以上，對高速公路高溫性能要求較高。根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）規范要求，對瀝青混合料高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能進行評價分析。

3.1 高溫性能

瀝青混合料高溫性能，即瀝青路面抵抗流動變形的能力，是路面使用性能的重要指標之一。本文采用室內馬歇爾穩定度試驗和車轍試驗進行高溫性能評價。試驗檢測結果如表6、7 所示。

表6 馬歇爾穩定度試驗檢測結果

表7 SBS改性瀝青混合料動穩定度試驗結果

由上述數據可知，SBS 改性瀝青混凝土動穩定度為7569 次/mm，大于設計規范要求6000 次/mm，且遠遠大于基質瀝青混凝土動穩定度。同樣，改性瀝青混合料穩定度也遠大于規范要求。說明該SBS改性瀝青混凝土施工技術的應用后，高溫性能得到很大的提升。

3.2 低溫抗裂性

低溫抗裂性對路面行車安全和舒適性有明顯的影響作用。本文采用-10℃低溫彎曲試驗評價SBS 改性瀝青混合料低溫抗裂性，其試驗結果如表8 所示。

表8 SBS改性瀝青混合料低溫彎曲試驗結果

由上述數據可知，試驗低溫彎曲試驗所得結果平均值為3540MPa，遠大于規范要求的2800MPa，同時高出普通瀝青混凝土彎拉應力66%，說明該項目SBS 改性瀝青混合料的低溫抗裂性得到很大的改善。

4 結語

SBS 改性瀝青混凝土路面可明顯提高道路行車承載能力，延長道路使用壽命，降低路面養護、維修費用。本文針對實際工程高溫、重載的特點，對SBS 改性瀝青混凝土路面原材料選擇、施工技術要點進行詳細研究，并對其高、低溫性能做出評價。結果表明：該SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術的應用，可顯著提高路面高溫性能和承載能力，滿足區域特點對道路性能的要求。