淺談SBS改性瀝青材料的技術(shù)特性及瀝青面層施工的建議

徐瑞芳

（山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西 太原 030012）

淺談SBS改性瀝青材料的技術(shù)特性及瀝青面層施工的建議

徐瑞芳

（山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西 太原 030012）

文章主要介紹了SBS改性瀝青材料的技術(shù)特性，并簡(jiǎn)述了在改性瀝青面層施工中的幾點(diǎn)建議，從而達(dá)到確保改性瀝青路面能夠滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的要求。

改性瀝青；技術(shù)特性；面層施工；建議

改革開(kāi)放30年來(lái), 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各級(jí)公路交通流量和行駛頻度急劇增長(zhǎng)，貨運(yùn)車的軸重也不斷增加。為了使公路工程及時(shí)適應(yīng)這種變化,要求進(jìn)一步提高路面抗流動(dòng)性，即高溫下抗車轍的能力；提高路面的柔性和彈性，即低溫下抗開(kāi)裂的能力；提高耐磨耗能力和延長(zhǎng)路面的使用壽命。這些使用要求的提高對(duì)瀝青的性能提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年研究開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了品種繁多的改性道路瀝青。這些改性瀝青表現(xiàn)出了良好的工程實(shí)用效果，目前改性瀝青已經(jīng)大規(guī)模的用于高速公路的路面施工中。文章結(jié)合廣梧高速公路改性瀝青路面的設(shè)計(jì)要求及施工實(shí)踐，主要從改性瀝青材料的特性出發(fā)，簡(jiǎn)述了SBS改性瀝青材料的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)改性瀝青面層施工提出了幾點(diǎn)建議，從而達(dá)到確保改性瀝青路面施工質(zhì)量并能夠滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的要求。

1 改性瀝青的技術(shù)特性

1.1 改性瀝青的概念

改性瀝青是通過(guò)摻加橡膠、樹(shù)脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑)，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制成的瀝青結(jié)合料。改性瀝青其機(jī)理有兩種，一是改變?yōu)r青化學(xué)組成，二是使改性劑均勻分布于瀝青中形成一定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.2 SBS改性瀝青材料

SBS改性瀝青：SBS是苯乙烯丁二烯苯乙烯的嵌段共聚物，屬熱塑性橡膠，具有優(yōu)異的低溫性能，在－75℃仍保持柔軟性，脆點(diǎn)－100℃，常溫下呈橡膠態(tài)。將SBS加入熱瀝青中，在一定的溫度和機(jī)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。當(dāng)SBS摻量達(dá)到一定比例時(shí)，改性瀝青中SBS橡膠呈連續(xù)相，所以SBS與瀝青混合后，除仍然保持原有瀝青防水的可靠性外，還大大地改善了瀝青的低溫脆性，保持了橡膠的彈性、柔韌性、延展性、黏附性、耐氣候變化性等橡膠特征。

1.3 基質(zhì)瀝青與SBS改性劑的配伍性

制造改性瀝青的基質(zhì)瀝青應(yīng)與SBS改性劑有良好的配伍性，在配制時(shí)，應(yīng)選擇不同基質(zhì)瀝青與SBS改性劑進(jìn)行室內(nèi)摻配試驗(yàn)，比較改性瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)；在選定合適的摻配材料之后，供應(yīng)商在提供改性瀝青的質(zhì)量報(bào)告時(shí)應(yīng)提供基質(zhì)瀝青的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告或?yàn)r青樣品，并應(yīng)要求廠家保證供貨材料質(zhì)量的穩(wěn)定性。

表1 SBS改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)

1.4 SBS改性劑劑量對(duì)改性瀝青性能的影響

改性瀝青的劑量以改性劑占改性瀝青總量的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，在基質(zhì)瀝青不變的條件下，改性瀝青的各種性能基本上隨著SBS改性劑劑量的增加而提高。劑量在3%以下時(shí)，對(duì)瀝青性能的改善不明顯；劑量大于4%時(shí)，改善幅度明顯增加。

圖1為改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)的變化比較圖。

圖2為改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青5℃延度變化比較圖。

圖3為改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青彈性恢復(fù)變化比較圖。

圖1 改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)的變化比較圖

圖2 改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青5℃延度變化比較圖

圖3 改性劑劑量與不同基質(zhì)瀝青彈性恢復(fù)變化比較圖

1.5 SBS改性瀝青的加工

SBS改性瀝青宜在固定式工廠或在現(xiàn)場(chǎng)集中制作，加工溫度不宜超過(guò)180℃。室內(nèi)加工時(shí)應(yīng)采用小型高速剪切機(jī)加工，大規(guī)模生產(chǎn)采用固定式或移動(dòng)式設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷的調(diào)試直至達(dá)到最佳狀態(tài)為止，包括膠體磨的間隙、溫度、遍數(shù)，剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速、時(shí)間這些參數(shù)，同時(shí)應(yīng)要求生產(chǎn)設(shè)備廠家派專門人員到場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。

國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)也吸引了大量的外資企業(yè)，同時(shí)外資企業(yè)帶來(lái)的國(guó)際化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理模式和經(jīng)營(yíng)理念也為民營(yíng)電梯企業(yè)在技術(shù)、質(zhì)量、管理、服務(wù)上步入國(guó)際化行列提供了便利。根據(jù)中國(guó)電梯協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2015年外資品牌約占國(guó)內(nèi)54%的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)本土電梯品牌約占有46%的市場(chǎng)份額，我國(guó)電梯行業(yè)呈現(xiàn)外資品牌與本土品牌二元競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)格局。

1.6 SBS改性瀝青的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制

SBS改性瀝青加工完成后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)檢查軟化點(diǎn)、低溫延度、PI值、彈性恢復(fù)四大指標(biāo)。工廠制作的成品改性瀝青到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后存放在改性瀝青罐中，在施工過(guò)程中應(yīng)定期取樣檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)離析等質(zhì)量不符合要求的改性瀝青不得使用。

2 SBS改性瀝青面層施工的幾點(diǎn)建議

改性瀝青在世界各國(guó)公路路面施工中得到了很大發(fā)展，在中國(guó)的用量近年來(lái)也得到了大幅度的增加，改性瀝青在提高路面高溫下抗車轍的能力、低溫下抗開(kāi)裂的能力、提高路面耐磨耗能力和延長(zhǎng)路面的使用壽命等方面表現(xiàn)出了很大的優(yōu)越性。但是人們必須明確一點(diǎn)，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(guò)程中，首先還是要高度重視提高現(xiàn)場(chǎng)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。

鑒于上述情況，筆者依據(jù)多年的瀝青混凝土路面施工經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，給今后的SBS改性瀝青面層施工提出幾點(diǎn)建議，以供同行參考。

2.1 對(duì)各面層層間的要求

瀝青路面的設(shè)計(jì)是在層間完全連續(xù)的條件下進(jìn)行的，在上、中面層施工前，要絕對(duì)保證中、下面層頂面干凈，沒(méi)有污染，同時(shí)嚴(yán)禁中央分隔帶的填土散落到下面層或攤鋪完成的中面層表面；在施工上、中面層前，必須在中、下面層頂面撒布改性乳化瀝青黏層油。

2.2 要高度重視中、下面層的施工質(zhì)量

瀝青混凝土路面中、下面層在整個(gè)路面結(jié)構(gòu)層中有著非常重要的功能，只有保證了中、下面層的施工質(zhì)量，才能確保整個(gè)瀝青路面的質(zhì)量。中、下面層在面層結(jié)構(gòu)中的主要功能，見(jiàn)圖4。

圖4 中、下面層在面層結(jié)構(gòu)中的主要功能

圖5 不同軸重下15 cm 面層中的剪應(yīng)力分布曲線

2.3 對(duì)改性瀝青中面層混合料的指標(biāo)要求

廣梧高速公路改性瀝青路面中面層的設(shè)計(jì)明確規(guī)定，對(duì)SBS改性瀝青混合料檢測(cè)時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)必須達(dá)到如下要求：

動(dòng)穩(wěn)定度＞3 000次/mm；凍融劈裂殘留強(qiáng)度≥80%；浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度≥85%；穩(wěn)定度＞8.0 kN；空隙率：3%～5%；瀝青飽和度：65%～75%；流值20～50；彎曲破壞應(yīng)變≥2 800。

2.4 對(duì)SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的建議

瀝青混合料必須在對(duì)同類公路配合比設(shè)計(jì)和使用情況調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，充分借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，選用符合要求的材料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。在材料選用中，應(yīng)采用質(zhì)量較好的機(jī)制砂，有利于提高混合料的動(dòng)穩(wěn)定度和推擁現(xiàn)象；同時(shí)應(yīng)減少最大公稱粒徑附近的粗集料用量，以利于路面攤鋪的均勻性，減少離析現(xiàn)象；也可以適當(dāng)減少4.75 mm以下細(xì)集料的用量，有利于解決路面壓實(shí)時(shí)的推擁現(xiàn)象。在馬歇爾試驗(yàn)時(shí)，擊實(shí)的溫度一定要保證，否則會(huì)造成路面實(shí)際空隙率偏低，容易導(dǎo)致路面透水和產(chǎn)生車轍。

2.5 對(duì)改性瀝青混合料溫度的要求

改性瀝青混合料的施工溫度應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》來(lái)控制，具體如下：出廠溫度175～185℃；攤鋪溫度不低于160℃；初壓溫度不得低于150℃；終壓溫度不得低于120℃；同時(shí)注意氣候溫度的變化。

2.6 保證級(jí)配的穩(wěn)定性

經(jīng)設(shè)計(jì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工過(guò)程中不得隨意變更，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)跟蹤檢測(cè)，嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量，料源要固定。要隨時(shí)檢查冷料倉(cāng)的進(jìn)料速度，尤其是細(xì)集料部分；要反復(fù)調(diào)整冷料的進(jìn)料速度，盡量避免溢料；拌和站要自動(dòng)控制，不可手動(dòng)調(diào)整，尤其在有溢料的時(shí)候。逐鍋在線監(jiān)測(cè)時(shí)各篩孔級(jí)配允許的波動(dòng)范圍：≥4.75 mm篩：±3%；0.15～4.75 mm篩：±2%；0.075 mm篩：±1.0%；油石比：±0.2%。

2.7 必須保證SBS改性瀝青混凝土能夠在高溫下施工

具體措施如下：運(yùn)料車加強(qiáng)覆蓋；配備足夠的壓實(shí)設(shè)備；壓路機(jī)要緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓；事先預(yù)熱膠輪壓路機(jī)，嘗試先上膠輪再振動(dòng)碾壓；要控制壓路機(jī)的灑水量。

2.8 要盡量避免SBS改性瀝青混合料的離析問(wèn)題

SBS改性瀝青混合料的離析分為以下兩種情況：

（1）集料級(jí)配離析——最常見(jiàn)的瀝青混合料離析形式。表現(xiàn)為粗細(xì)集料分離，鋪筑的路面可見(jiàn)表面局部粗細(xì)差別大，表面構(gòu)造深度、透水性、材料密度、空隙率等均勻性不好、離散性大。

（2）混合料溫度離析——由于混合料生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程造成的內(nèi)部溫度的不均勻分布，使得路面壓實(shí)效果不均勻。溫度低、壓實(shí)度不足的區(qū)域可能會(huì)發(fā)生早期破壞。

防止離析的措施：分成小堆存料；裝車時(shí)挪動(dòng)車位；加強(qiáng)覆蓋，避免溫度離析；攤鋪機(jī)在還剩較多料時(shí)，提前收料斗；調(diào)整攤鋪機(jī)到最佳狀態(tài)；控制好攤鋪速度。

Discusses the SBS Modifying Asphalt Material the Technical Characteristic and Bituminous Pavement Construction Several Suggestions

Xu Ruifang

This article mainly introduced the SBS modifying asphalt material’s technical characteristic，and has summarized in modifying asphalt surface layer construction several suggestions，thus achieves guaranteed that the modifying asphalt road surface can satisfy the modern transportation development the request.

the modifying asphalt；characteristic；Surface layer construction;suggest

U 418.6

A

1000-8136(2010)32-0042-03

徐瑞芳，女，1975年出生，山西五寨人，1998年畢業(yè)于山西省交通學(xué)校，2007年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)，工程師。