SBS改性瀝青混凝土路面施工技術

扈其勇 張世雄

1 概述

瀝青材料是由一些極其復雜的高分子的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬(氧、硫、氮)的衍生物所組成的混合物。改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子、聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑,或采取對瀝青輕度氧化加工等措施,使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結合料。

狹義上講,目前道路改性瀝青一般指聚合物改性瀝青,用于改性的聚合物種類也很多,按照改性劑的不同,一般將其分為三類:1)橡膠類:丁苯橡膠(SBR),天然橡膠(NR),丁二烯橡膠(BR),其中SBR是世界上應用最廣的改性劑之一;2)樹脂類:乙烯—乙酸乙烯共聚物(EVA),聚乙烯(PE);3)熱塑性橡膠類:SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物)、SE(苯乙烯—聚乙烯)等。

SBS由于具有良好的彈性,使其變形后的自恢復性及裂縫的自愈性得到了極大的提高,所以是目前世界上最為普遍使用的道路瀝青改性劑,也成為我國今后道路瀝青改性劑的發展方向。下面結合亳阜高速公路工程的施工、監理情況,談談對SBS瀝青配合比設計以及工程施工過程中的注意事項。

2 SBS改性瀝青技術標準

SBS改性瀝青是在原有基質瀝青(70號A級)的基礎上,摻加3.0%～4.0%的SBS改性劑,改性后的瀝青與原瀝青相比,其高溫粘度增大,軟化點升高。在良好的設計配合比和施工條件下,瀝青路面的耐久性和高溫穩定性明顯提高。SBS改性瀝青有四種技術標準。改性瀝青指標中I-A型及I-B型適用于寒冷地區,I-C型用于較熱地區,I-D型用于非熱地區及重高交通量地段;從A到D,針入度變小,瀝青變硬,其高溫性能好,但低溫性能下降,因此,應根據當地氣候及交通量狀況選擇改性瀝青類型。

3 SBS瀝青混合料的配合比設計

3.1 原材料要求

1)粗集料。用于改性瀝青混合料面層的粗集料,宜采用碎石或碎礫石,其粒徑規格和質量要求均應符合JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范的規定。粗集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質,且具有一定硬度和強度。粗集料應具有良好的顆粒形狀,并要求采用反擊式破碎機生產。上面層使用堅硬、耐磨的玄武巖集料。

2)細集料。細集料包括人工砂、天然砂。瀝青路面面層宜采用人工砂作為細集料,細集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質,有適當的顆粒組成,并與改性瀝青有良好的粘附性,天然砂由于質量變化大(大部分為中粗砂),形狀較圓滑,與瀝青的粘附性差,對瀝青混合料影響較大,對于高速公路、一級公路瀝青混合料,天然砂不宜使用。亳阜高速公路人工砂檢測指標見表1。

3)填充料。用于改性瀝青混合料面層的填料應潔凈、干燥,其質量應符合《公路瀝青路面技術規范》規定的技術要求。改性瀝青混合料填充料宜采用強基性巖石(石灰巖、巖漿巖)等憎水性石料經磨細得到的礦粉,在本工程中使用石灰巖礦粉。礦粉要求干燥、潔凈,禁止混合料生產中的回收粉。

表1 瀝青面層用細集料檢測數據

4)SBS改性瀝青。在SBS改性瀝青實驗與檢測過程中要注意以下兩個問題:a.試驗樣品的取樣。在施工過程中所用的改性瀝青每車都必須檢驗。取樣一定要均勻,具有代表性。對每份試樣應加熱后一次澆滿所需的試模,不宜重復加熱使用。b.做軟化點試驗時,必須按試驗規程將試樣加熱至能充分流動后,澆筑試樣環,不允許使用其他方法填滿試樣環,否則試驗結果誤差很大。

3.2 瀝青混合料配合比設計

3.2.1 級配

瀝青混合料配合比設計級配應采用貝雷法進行設計,級配選擇原則:AC-13型混合料關鍵控制篩孔2.36 mm以下篩孔通過量應小于40,使級配達到密實、嵌擠,提高高溫穩定性。亳阜高速公路所確定的瀝青混合料礦料級配見表2。

表2 亳阜高速公路瀝青混合料礦料級配

3.2.2 粉料比

小于0.075 mm含量的多少對瀝青混合料體積指標和路用性能影響很大,混合料級配中小于0.075 mm的含量必須考慮粗、細集料本身含有的粉塵部分。粉膠比應在1～1.2之間,對瀝青上面層瀝青混合料礦粉用量取4.5%～5%,亳阜高速公路瀝青上面層粉膠比為1.0。

3.2.3 混合料技術指標

為有效的提高瀝青路面的性能,表面層瀝青混合料一方面要滿足密實,防止水的進入;另一方面,又要有一定的粗糙度,滿足抗滑的要求,因此,需要對瀝青混合料的體積指標進行嚴格的限制(見表3)。本工程配合比設計中,最佳油石比選定為5.2%。

表3 瀝青混合料馬歇爾試驗技術標準

3.2.4 注意事項

1)拌制試件時需采用小型瀝青混合料拌合機,以模擬生產實際情況。2)組試件個數一律用6個,在配合比設計中,人工配制瀝青混合料制作試件時宜采用替代法,施工現場采集的瀝青混合料試樣宜采用直接法制件。3)試件成型溫度:試件拌合溫度165℃～175℃,試模預熱溫度165℃～175℃,擊實溫度145℃～155℃。4)瀝青混合料試件密度試驗方法:上、中、下面層瀝青混合料統一用表干法。5)計算瀝青混合料試件理論密度時,大于4.75 mm的粗集料的密度采用毛體積相對密度,小于4.75 mm的細集料采用表觀相對密度。6)試件的配料、拌和均應單個進行,以確保試驗結果的一致性。

4 SBS改性瀝青混合料的施工

1)SBS改性瀝青由國內企業預混生產,當改性瀝青發至工地時,應先驗收廠家提供的發貨合格證,檢查改性瀝青的技術指標是否符合本工程所提出的要求。2)SBS改性瀝青如何儲存,請注意廠家說明,如儲存溫度、儲存時間(有效期)。3)改性瀝青混合料配合比設計,目前仍采用馬歇爾試驗方法,但因為改性瀝青粘度大,在碎石表面的瀝青膜面厚,故瀝青用量比普通瀝青混合料大約要大0.2%。4)施工期間對改性瀝青質量抽查檢驗,主要指標是針入度、軟化點、儲存穩定性(不僅看軟化點差,而且要看軟化點有無下降,若軟化點下降不大于5℃,可認為合格),其他指標一般可以不測或少測。5)在改性瀝青混合料正式生產前,宜進行試生產,并鋪筑不少于200 m試驗路,其目的在于調整拌合溫度和拌合時間。6)改性瀝青混合料攤鋪施工,氣溫應在10℃以上季節完成。7)施工時,為防止改性瀝青混合料在運輸途中降溫太多,無論路途長短都應加蓋帆布,不要圖省事怕麻煩。8)攤鋪前,底層要清理干凈,并灑上乳化瀝青,以增強上、下層粘結。9)混合料攤鋪應連續、均勻、不間斷,以保證良好的平整度,不能來一車攤鋪一車,造成停機過多。10)攤鋪時要注意觀察混合料表面無離析、橫向裂紋等現象。若發現有離析、裂紋等缺陷,應采取措施解決。11)上面層宜采取全寬一次攤鋪,故不存在接縫問題。攤鋪后應及時組織碾壓,初壓溫度不應低于150℃。復壓先用振動壓路機振動碾壓兩遍,然后使用輪胎壓路機碾壓,或者直接使用輪胎壓路機碾壓,注意檢查輪胎的氣壓是否一致。12)SBS瀝青混合料的質量控制。對于瀝青面層混合料,現場的壓實效果應采用空隙率和壓實度雙向控制。空隙率計算所需的最大理論密度以每天實測為準,測試按照T 0711-93瀝青路面混合料最大相對密度試驗(真空法)進行。現場瀝青混合料空隙率為3%～6%。表面層瀝青混合料壓實度的檢驗,以實測芯樣為準。

5 結語

隨著SBS改性瀝青在我國的進一步推廣,其必將在我國的道路建設中發揮重要作用,但在SBS改性瀝青混凝土的配合比設計和生產施工中有其特殊性,總結SBS改性瀝青施工技術與經驗,有利于提高SBS改性瀝青混凝土的使用效果,達到提高路用性能的目的。

[1] JTJ 052-2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[2] 呂偉民.瀝青混合料設計原理與方法[M].上海:同濟大學出版社,2000.

[3] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[4] 杭 敏.瀝青路面施工常見問題及對策[J].山西建筑,2009,35(3):265-266.