干法工藝在OGFC瀝青路面施工中的應用研究

敖盛

(廣州市公路工程公司， 廣東 廣州 510500)

中國南方地區(qū)雨季時間較長，降雨頻繁，降雨量大，路面排水不及時、不通暢可能會影響行車安全性及車輛通行能力。同時，為解決中心城區(qū)及人口密集地區(qū)的行車噪聲問題，具有開級配、大孔隙等特點的降噪排水路面OGFC近幾年在廣東地區(qū)得到長足應用。但由于OGFC開級配、大孔隙的特點，要提高OGFC路面的抗飛散破壞、抗浸水飛散破壞、抗車轍等性能，滿足路面的使用耐久性，關鍵是采用SBS改性瀝青。目前國內SBS改性瀝青的生產常采用濕法工藝，由于濕法工藝生產的SBS改性瀝青混合料在實際應用中存在諸如質量變異性較大、性能衰減等問題，部分地區(qū)、部分項目由濕法工藝生產的SBS改性瀝青混合料不能滿足設計和使用要求。該文結合廣東省實際路面施工項目，探討干法工藝在OGFC瀝青路面中的應用。

1 濕法工藝生產SBS改性瀝青存在的問題

濕法工藝生產SBS改性瀝青混合料，是以基質瀝青為原料，加入一定比例SBS改性劑，采用大型瀝青剪切機或膠體磨設備使SBS改性劑與基質瀝青產生充分溶脹、研磨、發(fā)育交聯(lián)，使SBS改性劑均勻分散于基質瀝青中，制備成符合要求的成品改性瀝青，最后與集料拌和生產出SBS改性瀝青混合料(見圖1)。

采用濕法工藝生產SBS改性瀝青必須經過投料、溶脹、剪切(或膠磨)、發(fā)育交聯(lián)、運輸儲存等過程，工序繁雜，易出現以下問題：

(1) 溫度控制難度高。由于SBS改性劑的熔點遠高于基質瀝青，濕法工藝中SBS改性劑與基質瀝青的溶解過程中溫度控制難度較大。一方面，要有足夠高的溫度使SBS改性劑充分溶解，如果加熱溫度過低，則SBS改性劑在基質瀝青中溶解時間延長，生產效率大幅降低，同時會增加能源消耗。另一方面，要避免加熱溫度過高使基質瀝青中輕質油成分大量揮發(fā)而產生瀝青老化等問題。

A投料;B溶脹剪切;C成品改性瀝青運輸和儲存；

(2) 綜合成本較高。SBS改性劑在加入瀝青后需進行剪切(或膠磨)，且剪切或膠磨后的細度要求較高，而目前SBS改性劑主要使用膠體磨或高速剪切機進行加工生產，這些設備在大于240 ℃高溫工作環(huán)境下的使用壽命將大大降低。生產設備的購買與維修成本，加上由于溫度控制難度大導致能源消耗量高，濕法工藝的綜合成本較高。

(3) 成品質量變異性較大。SBS改性劑性能極不穩(wěn)定，在受熱后會發(fā)生SBS改性劑離析、分子斷裂、降解等化學反應，導致其軟化點及延度不斷下降，從而出現到場時性能合格、施工時不合格等現象，對路面施工質量造成不利影響。因此，在成品SBS改性瀝青運輸和儲存中需采取措施避免其質量大幅度變異。

(4) 質量控制較困難。成品SBS改性瀝青在工地拌和站儲存時常與普通瀝青儲存罐一起存放，由于瀝青罐體之間的輸送管道隱蔽而密集，在生產過程中其質量控制對監(jiān)管者提出了較大挑戰(zhàn)。甚至存在不少施工單位為降低生產成本，采用低價低質的基質瀝青替代SBS改性瀝青或用非SBS改性劑調配相關指標以滿足SBS改性劑用量不足的現象。SBS改性瀝青質量控制不到位將直接導致瀝青混合料性能降低，最終導致更嚴重的質量或安全事故。

2 干法工藝生產SBS改性瀝青混合料的優(yōu)點

采用干法工藝生產SBS改性瀝青混合料，先對集料進行干燥處理，將直投式SBS改性劑添加到集料中干拌均勻，然后加入基質瀝青濕拌，最終形成SBS改性瀝青混合料(見圖2)。干法工藝具有以下優(yōu)點：

(1) 綜合效益較高。與濕法工藝相比，干法工藝中沒有生產成品改性瀝青的工序，其將生產成品改性瀝青與瀝青混合料拌和生產等工序整合在一起，綜合效益更高。1) 沒有成品SBS改性瀝青生產工序，不需用到剪切機或膠體磨等大型生產設備。2) 不需要將基質瀝青運輸至改性瀝青加工場進行加工，節(jié)約了加工占地及加工過程中的能源消耗，響應了國家節(jié)能減排的號召。3) 避免了SBS改性瀝青在生產、運輸、儲存等過程中出現的質量大幅度變異、性能衰減等問題。

1集料干燥;2集料過篩/干拌;3改性劑投放/干拌;4濕拌;5混合料裝車。

(2) 施工適應性強。采用濕法工藝生產SBS改性瀝青所存在的問題在距離SBS成品改性瀝青加工基地較遠的地區(qū)或基質瀝青配伍性不好及改性瀝青用量較少(不好組織生產和管理)的項目尤為突出。干法工藝使用的直投式SBS改性劑是一種合成改性劑，具有速溶的特性，其中加入了適量的軟化劑和抗氧化劑，可儲存時間更長。另外，由于干法工藝可根據施工現場試驗檢測指標實時調整改性劑摻量，更能適應施工項目錯綜復雜、充滿變化的特點。

3 干法工藝在OGFC瀝青路面中的應用

依托汕湛(汕頭—湛江)高速公路云浮至湛江段及支線路面工程施工，探討干法工藝在OGFC瀝青路面中的應用。

3.1 原材料

(1) 瀝青。OGFC-13采用SBS改性瀝青，其技術要求見表1。

表1 OGFC-13中SBS改性瀝青的技術要求

(2) 粗集料。采用玄武巖、輝綠巖等粗集料，使用反擊式破碎機(配置除塵設備)加工成強度、耐磨耗性符合要求的近似立方體的潔凈、干燥、無風化的碎石，其主要技術要求見表2。

表2 OGFC-13中粗集料的技術要求

(3) 細集料。細集料采用由強基性巖石加工而成的干燥、潔凈、無風化的機制砂，其符合表3所示技術要求。

表3 OGFC-13中細集料的技術要求

(4) 填料。使用由專業(yè)生產廠家生產的具有憎水等特性的由強基性巖石(如石灰?guī)r或巖漿巖)磨制而成的填料(礦粉)，要求其不含泥土等雜質，表面干燥、清潔，并符合表4所示技術要求。

表4 OGFC-13中填料的技術要求

(5) 改性劑。采用高粘復合改性劑，其技術要求見表5?？刹扇∪斯ね斗盘砑臃绞?，但為確保計量的準確性，采用重力式改性劑添加設備并配合稱重式計量改性劑方式，計量誤差不得超過±5%。

表5 OGFC-13中高粘復合改性劑的技術要求

3.2 瀝青混合料組成設計

該項目所用OGFC-13瀝青混合料的目標空隙率為20%。通過回歸公式(由目標空隙率和主要孔徑通過率組成)計算，初步確定OGFC瀝青混合料的級配范圍，通過標準馬歇爾擊實試驗測試其標準馬歇爾穩(wěn)定度。

(1) 初試瀝青用量Pb。集料表面吸附的瀝青膜厚度決定初試瀝青用量，一般OGFC的瀝青膜厚度h=14 μm。Pb按下式計算：

Pb=hA

式中：A為集料總表面積，A=(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74；a、b、c、d、e、f、g分別為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075 mm篩孔通過率。

(2) 最佳瀝青用量。確定礦料級配后，通過謝倫堡瀝青析漏試驗和肯塔堡飛散試驗確定合理的瀝青用量范圍，確定混合料的最佳瀝青用量。

3.3 瀝青砼施工質量控制

(1) 原材料質量控制。原材料質量在一定程度上是瀝青砼施工質量控制的首要環(huán)節(jié)。瀝青混合料由瀝青、粗細集料、填料、改性劑等組成，其質量及技術參數應滿足表1～5的要求。對于廣東地區(qū)的高速公路或一級公路，在高溫時間長、交通軸載大及車輛行駛速度慢的路段，應選用針入度指標小、軟化點高、抗老化性能好、粘附性高、低溫延度較大、閃點較高的瀝青；粗細集料的級配應滿足設計要求，表面粗糙、干燥、潔凈、無風化，具有較大的表觀密度、較小的壓碎值和洛杉磯磨耗損失；填料一般選用具有憎水性的石灰?guī)r磨制而成，不宜采用粉煤灰。

(2) 瀝青拌和設備的標定與調試。在OGFC瀝青砼面層施工前對拌和設備進行標定。先對秤進行校正，確保處于零點位置。加載時采用標準砝碼逐級加載至與攪拌器標定生產能力相應的值，不得使用其他重物代替，并注意盡可能使砝碼處于計量斗的中央，避免發(fā)生偏斜。同時對篩分系統(tǒng)進行標定與調試，通過合理選擇篩網和篩孔尺寸確保其篩分效率和混倉率符合設計要求，并滿足配合比規(guī)定的礦料級配要求。篩孔尺寸選擇時應考慮篩孔是否容易堵塞，過小的篩孔尺寸即使其篩分效率滿足要求，但使用中可能產生堵塞，對拌和質量控制不利。因此，對于小于4 mm篩孔的篩網要慎重選擇。

(3) 瀝青混合料的拌和與運輸。改性瀝青混合料拌和采用具備完整除塵系統(tǒng)、能滿足環(huán)保要求的間歇式拌和設備。拌和時間根據施工現場具體情況經試拌確定，正常生產時干拌時間宜為5～10 s，整盤的拌和時間宜大于45 s，拌和結束時瀝青應均勻包裹在集料表面。OGFC瀝青混合料應隨拌隨用，不得出現結團結塊、表面花白、粗細骨料離析等現象，不符合要求的混合料不得使用?；旌狭线\輸能力應與施工現場施工情況相匹配或略有富余，運輸車內不得有雜物、上次運輸產生的硬結廢料，車廂內側涂刷防粘結劑。運輸中覆蓋帆布避免溫度下降過快，可在地磅兩側搭設作業(yè)支架，在車輛過磅的同時由專人兩側固定帆布。施工現場與拌和站應做好信息溝通，實時測量混合料的溫度，不符合溫度要求的混合料不得使用。

(4) 瀝青混合料的攤鋪與壓實成型。在改性瀝青混合料攤鋪前，完成對工作面的清理及粘結層施工。根據攤鋪層寬度合理選擇攤鋪和碾壓設備，盡量選擇中大DT1800或DT1900型全斷面攤鋪機，避免出現搭接及減少搭接位置的離析。松鋪系數和攤鋪速度根據試驗段試驗確定，一般為1～3 m/min。合理選用壓路機組合是保證瀝青面層平整度和密實度的關鍵，OGFC瀝青路面碾壓宜采用不小于12 t的鋼筒式壓路機，兩相鄰碾壓帶之間重疊0.3～0.5倍后輪寬度。遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的壓實原則，碾壓遍數根據壓實度要求經試驗段試驗確定。如果施工路段位于直線段和不設超高的平曲線段，由施工斷面外側方向依次向施工斷面中心碾壓；如果施工路段位于坡道或超高段，從高程較低處向高程較高處碾壓。初壓、復壓、終壓緊密銜接，碾壓路段長度不大于80 m。

(5) 瀝青砼施工縫處理。2臺或2臺以上攤鋪機呈梯隊攤鋪施工時，盡量使用熱接縫方式進行接縫處理，留100～200 mm寬已鋪段作為后續(xù)攤鋪作業(yè)的基準面暫不碾壓，最后進行跨縫碾壓。上下層之間的橫縫錯開至少1.0 m，縱縫錯開至少0.15 m。處理冷橫向施工縫時，使用3 m直尺檢查施工縫處的平整度，對厚度或平整度不符合要求的部位使用切割機或人工挖除。施工前對接縫處工作面進行清理并噴灑粘層油，待新攤鋪的混合料接槎軟化后，使用壓路機先橫向碾壓使接縫處混合料平整度與上段瀝青面層一致，再進行縱向碾壓。

4 結語

汕湛高速公路云浮至湛江段及支線OGFC瀝青路面施工中采用干法工藝生產SBS改性瀝青，在一定程度上解決了濕法工藝SBS改性瀝青受制于生產、運輸與儲存、拌和樓嚴格的溫度控制等環(huán)節(jié)及市場上SBS改性瀝青供應不足的問題。OGFC瀝青路面的透水能力達到1 000 mL/min，噪聲強度比常規(guī)瀝青路面下降50%～75%，行車舒適性顯著提高，同時大到暴雨條件下道路通行能力接近平時的水平。