湖瀝青加SBS瀝青混合料在道路維修中的應用

李朝陽，李芳偉，賀 濤

(1.中國地質大學 工程學院，武漢 430074;2.中交第四公路工程局 第六工程處，沈陽 110001)

湖瀝青是產于特立尼達湖的一種天然形成的物質，它本身是不含蠟的瀝青，具有很好的溫度穩定性，作為改性劑可使瀝青混合料的高溫性能、低溫性能以及水穩定性得到改善，物理力學性能優良，其老化過程十分緩慢，路用性能十分理想［1］。而在施工中必須對混合料的溫度嚴加控制，否則將大大影響施工質量和材料性能。本文結合首都機場高速公路路面大修的實例，論述湖瀝青加SBS改性瀝青混合料在應用中的材料質量要求、配合比設計、施工中質量要求及控制。

1 工程概況

首都機場高速公路大修工程全長18.735 km，有8個互通區，正常路段路面單幅寬度為14.75 m，靠近路緣石75 cm，3條3.75 m的車道和2.75 m的硬路肩，最寬路段為天竺收費廣場，單幅寬為44 m。工程采用銑刨上面層重新加鋪4.5 cm厚的湖瀝青加SBS改性瀝青混合料路面結構方案。

2 材料選用

2.1 湖瀝青加SBS改性瀝青

特立尼達湖瀝青(TLA)具有大量的礦物質，它本身是瀝青而不是合成添加劑，其物理和化學特性與常規瀝青完全一致。SBS改性劑分散在瀝青中，改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、溫度穩定性和耐老化的性能［2］。將湖瀝青摻入到 SBS改性瀝青中，兩者有良好的混融性，混合后的瀝青在使用性能方面得到了改善［3］。

根據國內外使用特立尼達湖瀝青的經驗，將其作為改性劑使用時，通常摻加的比例為湖瀝青∶基質瀝青=1∶3［4］。本工程所用的是摻加 5%SBS 改性劑的改性瀝青。綜合5%SBS改性瀝青的特點和工程經驗，對 SBS改性瀝青與湖瀝青的比例選為4∶1。表1為SBS改性瀝青與摻加20%湖瀝青后改性瀝青基本試驗指標，其各項指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40—2004)相關規定要求［5］。由表1可以看出，摻加特立尼達湖瀝青的改性瀝青針入度降低，軟化點升高，表明它的高溫穩定性提高;同時，5℃低溫延度提高，試驗中延度拉力也很大，在低溫環境下可明顯增強韌性，有助于預防低溫開裂。

2.2 集料

粗骨料采用抗滑、耐磨的優質玄武巖石料，要求堅硬、耐磨，顆粒形狀接近立方體并有多棱角，表面構造粗糙，細長或扁平的顆粒(長邊與短邊或長邊與厚度比大于3)含量應小于15%，針片狀顆粒含量宜少。細集料是瀝青瑪蹄脂的一部分，均采用石灰巖機制砂，要求細集料清潔、堅硬、表面粗糙、含泥量少，有適當級配，應與瀝青有很好的黏結力。填料必須采用由石灰石等堿性巖石磨細的礦粉，礦粉必須保持干燥、干凈、疏松，能從石粉倉中自由流出;瀝青混凝土拌合站除塵裝置回收的粉塵不得作為填料使用。本工程采用的各種集料質量均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)技術指標的要求。

表1 SBS改性瀝青與摻加20%湖瀝青后改性瀝青基本試驗指標

2.3 外加劑

為了增加瀝青瑪蹄脂的黏附性和穩定性，必須添加一定數量的穩定劑。采用優質木質素纖維，質量應滿足表2之要求。

表2 木質素纖維的質量要求

3 湖瀝青加SBS改性瀝青混合料組成設計

在摻加湖瀝青改性瀝青混合料級配設計中，難點在于保證其堅硬的礦物骨架和合適的瀝青用量。瀝青用量過多，將造成粗骨料之間的分離，易產生油斑;瀝青用量過少，混合料將難以壓實，空隙率過高，骨料之間的瀝青膜過薄，從而影響其耐久性。

通過馬歇爾試驗法進行目標配合比設計，確定礦料設計級配范圍如表3所示，采用木質素纖維為混合料質量的0.3%，設計瀝青用量為6.5%，瀝青混合料馬歇爾試驗結果見表4，均符合規范要求［5］。

4 施工質量控制

4.1 混合料拌合

為使瀝青混合料拌合均勻，拌合溫度要嚴格控制。混合料的拌合溫度直接決定了混合料攤鋪碾壓時壓實度的高低。混合料從拌合場地出來之后，一般要過幾個小時才能用于攤鋪，如果拌合溫度過低，混合料到達現場攤鋪時達不到攤鋪溫度，就要被廢棄;但如果溫度過高，在運輸過程中混合料有可能溫度升高，導致超過溫度極值而老化。所以拌合溫度在170℃ ～190℃為宜。由于機場高速大修是在夜間施工，混合料熱量散發較快，拌合時溫度盡量在要求范圍內取高一點。經拌合后的混合料應均勻一致，無細料和粗料的分離、無花白、結成團塊的現象。每天還必須用離心分離法對混合料進行抽提試驗［5］，要求礦料級配、瀝青含量都符合設計要求。表5、表6為現場樁號 K0+200—K0+250(右幅)瀝青混合料抽提試驗結果，皆符合要求。

4.2 混合料運輸

首都機場高速大修工程采用北京昌平和欣江峰兩個拌合站送料，因為夜間施工，且運距遠，所以在運輸過程中保溫措施十分必要。運料車采用斯太爾、東風等大型自卸運輸車，車廂全部采用雙層鋼板，中間夾一層石棉保溫;頂部采用篷布加棉被雙層覆蓋;運料車在運輸過程中要中速行駛，避免離析。在整個運輸過程中，混合料的溫度要保持在170℃ ～190℃，料車到達現場要立即測量到場溫度，不符合要求的不予攤鋪，原車返回拌合場地。

4.3 混合料攤鋪

面層鋪筑前，要對原舊路面厚度、密實度、平整度、路拱進行檢查，無病害才能進行攤鋪工作。為了控制攤鋪厚度，在準備好的基層上進行測量放樣，沿路面中心線和四分之一路面寬處設置樣樁，標出混合料的松鋪厚度。在攤鋪前，要先檢查待卸混合料的溫度，不符合要求的混合料要堅決廢棄，不予攤鋪。為了減少接縫數量、提高路面平整度，采用活板攤鋪機和死板攤鋪機聯合應用，攤鋪速度控制在3～4 m/min。

為保證攤鋪面的壓實度和平整度，攤鋪溫度不能低于170℃。在攤鋪前攤鋪機熨平板要充分加熱，達到預定的溫度，攤鋪機預熱溫度要嚴格控制在要求之內，加熱溫度過高會使熨平板變翹，過低會使攤鋪的路面產生“拉毛”。由于采用的ABG423攤鋪機熨平板邊部沒有加熱設備，所以在攤鋪前用液化氣噴燈充分烤熱，達到預定的溫度，才能攤鋪。為保證攤鋪過程中攤鋪機攪籠里料的溫度，在攤鋪過程中在攪籠上覆蓋棉被，以達到更好的攤鋪效果。如遇到有風的天氣，要在攤鋪現場兩側豎立彩條布擋風墻，以達到阻礙冷風，更好地保溫效果。

表3 礦料級配范圍

表4 馬歇爾試驗結果

表5 抽提試驗瀝青含量結果

表6 抽提試驗礦料級配篩分結果

4.4 混合料碾壓

對于SBS加湖瀝青混合料來說，溫度下降較快。根據施工中統計，在夜間施工時，陰天，外界溫度約為15℃，二級風，混合料攤開后，表層每分鐘下降約10℃。在天氣較好時，每分鐘下降的溫度也在5℃左右。因此，瀝青混合料攤鋪平整后，應趁熱及時進行碾壓。

在施工前期(9月～10月初)，初壓用1臺DD-110鋼輪壓路機向前靜壓后退振壓1遍，再用1臺DD-110壓路機在前1臺碾壓兩輪寬時強振1遍;復壓用3臺DD-130各強振1遍，同時復壓在碾壓過程中消除初壓和復壓的輪跡;終壓用1臺DD-110鋼輪壓路機靜壓2遍，總遍數為7遍，碾壓段長度約50 m左右。

10月中旬以后，氣溫逐漸降低，瀝青混合料溫度下降較快。如仍采用上述碾壓方案將造成上部和下部壓實不夠(經路面鉆芯密度測定，路面壓實度小于規范的要求，滲水試驗中滲水系數也較大，側滲現象嚴重)。后期調整碾壓方案:把兩臺 DD-110的振幅提高一倍，頻率調整到最大值，而且初壓幾乎是緊跟攤鋪機以縱縫為界進行碾壓，振動由原先的向前靜壓向后振壓改為前后均振動碾壓，復壓遍數保持不變。在保證質量的前提下，適當提高了混合料的出場溫度，保證初壓溫度在170℃以上，復壓溫度150℃以上，終壓溫度在110℃以上。通過以上措施，在外界氣溫 >10℃時，通過路面鉆芯密度測定路面壓實度大于馬歇爾密度的98%，利用滲水儀測定滲水系數，滲水系數最大值為19.5 mL/min，均符合規范要求。

4.5 開放交通

由于首都機場高速公路大修是在夜間封閉交通施工，每天早上六點就要放行車輛。因此，每天晚上施工結束后，還要做好降溫工作，迎接開放交通。

路面大修前在京順路做過試鋪試驗，在施工結束后灑水降溫，當面層表面溫度降到50℃時，10 t水車行駛在上面已經看不出痕跡，用3 m直尺測量已經符合要求。由于首都機場高速幾乎沒有大型貨車通行，因此，當表面溫度降到50℃ 時，已具備了開放交通條件。

5 結束語

摻加湖瀝青的SBS改性瀝青混合料具有良好的溫度穩定性，在使用中能夠防止路面變形。但施工中必須對材料質量、組成設計、施工溫度、施工方法進行嚴格控制，保證施工質量和材料性能的發揮。

首都機場高速公路大修完工至今已有兩年多時間，經歷了大交通量、夏日高溫、冬季低溫的考驗，現在路面仍然平整、密實，使用安全，行車舒適，路況良好。

［1］荊玉才.天然巖瀝青與湖瀝青在高速公路路面中的應用對比研究［J］.公路交通科技(應用技術版)，2007(1):64-67.

［2］李雙瑞，林青，董聲雄.SBS改性瀝青機理研究進展［J］.高分子通報，2008(5):14-17.

［3］歐陽丁沛，楊峰.特立尼達湖瀝青對石油瀝青性能的改善研究［J］.山西建筑，2008(3):185-186.

［4］于雁鳴.湖瀝青在路面維修工程中的應用技術研究［D］.青島:山東大學，2007.

［5］中華人民共和國交通部.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術規范［S］.北京:人民交通出版社，2004.