淺談改性瀝青在現(xiàn)代公路建設(shè)中的應(yīng)用

寇鳳岐

(衡水路橋工程有限公司)

1 前 言

近些年來,我國公路建設(shè)取得了令人矚目的成就,特別是高等級公路得到了迅速發(fā)展。隨著公路建設(shè)等級的不斷提高,對路面材料的性能也提出了更新更高的要求。采用改性瀝青和瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SAM),就是當(dāng)前解決路面抗滑和耐久性矛盾的先進技術(shù)措施之一。

2 概 念

按照我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032)及《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ036)的定義,所謂改性瀝青,也包括瀝青混合料,是指“摻和橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑),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(jié)合料”。

3 分 類

從狹義上說,現(xiàn)在所指道路改性瀝青一般是指聚合物改性瀝青,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,即熱塑性橡膠類、橡膠類、樹脂類。選擇改性劑的品種和劑量是個技術(shù)性很高的工作,要根據(jù)地區(qū)的氣候條件,交通條件以及當(dāng)?shù)貫r青路面的主要破環(huán)形式、改性目的等綜合確定。

(1)為提高抗久變形能力,宜使用熱塑性橡膠類、熱塑性樹脂類改性劑。

(2)為提高抗低溫開裂能力,宜使用熱塑性橡膠類、橡膠類改性劑。

(3)為提高抗水損害能力,宜使用各類抗剝落劑等外摻劑。

(4)為提高抗疲勞開裂能力,宜使用熱塑性橡膠類、橡膠類、熱塑性樹脂類改性劑。

(5)考慮改性瀝青的成本控制,包括改性劑的單價、用量、加工費(包括改性瀝青設(shè)備費、瀝青加溫費等),以及采用改性瀝青后因增加瀝青用量而增加的費用(瀝青用量一般要增加 0.3%～0.5%)。

4 生 產(chǎn)

改性瀝青的生產(chǎn)方式除了少量可以采用直接投入法加工的改性劑(如SBR膠乳)外,大部分改性劑與道路瀝青的相容性較差,必須采取特殊的加工方式,將改性劑完全分散在瀝青中,才能生產(chǎn)改性瀝青。通常是先制備加工成高劑量聚合物改性瀝青母體,再在現(xiàn)場把改性瀝青母體與基質(zhì)瀝青摻配調(diào)稀成要求劑量的改性瀝青使用,常稱之為母體法或二次摻配法。對與瀝青相容性不好的SBS等聚合物改性劑,可以采用高速剪切等工藝生產(chǎn)高濃度的改性瀝青母體。可是如果僅僅是把聚合物劑量增加,不采取添加穩(wěn)定劑等措施,那么改性瀝青在冷卻、運輸、存放乃至將母體加熱、與瀝青稀釋摻配的再加工過程中,改性劑勢必會發(fā)生離析,嚴重影響改性效果。所以在二次摻配時還必須進行強力攪拌,使改性劑分散均勻。

5 檢 驗

檢驗改性瀝青性能的常用試驗有以下幾種。改性瀝青與石料的低溫粘結(jié)力試驗,可以評價改性瀝青與石料的低溫粘結(jié)力特性;聚合物改性瀝青的離析試驗,可以評價改性劑與基質(zhì)瀝青的相容性;瀝青彈性恢復(fù)試驗,可以評價熱塑性橡膠類聚合物改性瀝青的彈性恢復(fù)性能,即測定延度試驗拉長一定長度后可恢復(fù)變形的百分率;瀝青抗剝落性能評價試驗,可以評價瀝青在摻加抗剝落劑后與集料的粘附性;瀝青混合料的水穩(wěn)定性,可以判斷剝落劑的使用效果。

6 技術(shù)標(biāo)準

我國以前沒有改性瀝青的技術(shù)標(biāo)準,最新編制的《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JYJ036-98)主要參考國外的標(biāo)準,同時根據(jù)我國近年來的施工實踐制訂的。已經(jīng)交通部批準作為交通行業(yè)標(biāo)準在我國施行。

7 應(yīng)用范圍

根據(jù)我國交通和經(jīng)濟發(fā)展方面的實際情況,還不可能大量地普遍地采用改性瀝青。目前,工業(yè)發(fā)達國家改性瀝青的使用一般為道路瀝青總量的 5%～10%,新建高速公路改性瀝青的比例更高。在我國,則用量尚不到總量的 1%,而且大部分用于養(yǎng)護和舊路罩面,目前,首先考慮使用改性瀝青和SMA的地方是高速公路與城市快速路、下線道路的抗滑表層;公路重交通路段,重載及超載車多的路段;城市道路的公交汽車專用道;城市道路交叉口、公共汽車站、停車場、貨場、港口碼頭;城鎮(zhèn)地區(qū)需要低噪音的路段,如學(xué)校、醫(yī)院、居民區(qū)、立交橋、匝道;機場跑道;橋面鋪裝,特別是鋼橋面鋪裝。

8 施工中應(yīng)該注意的問題

(1)拌和:改性瀝青混合料要求在較高溫度下拌和,不等于溫度可以無限制提高,如果溫度太高,同樣會影響瀝青混合料的質(zhì)量,改性瀝青也會因溫度過高,而失去粘結(jié)力。因此,正常的出料溫度要根據(jù)改性劑和瀝青標(biāo)號的不同作出嚴格的規(guī)定。在拌和過程中除了溫度計自動監(jiān)測外,觀測混合放料過程中的冒煙情況非常重要,如果冒白煙則屬于正常情況,如果冒濃濃的黑煙,就要注意檢查是否超過規(guī)定的溫度。

(2)運輸:由于改性瀝青混合料的粘結(jié)性較大,運輸車的車廂底部要涂刷較多的油水混合物,而且為了防止運料車表面混合料結(jié)成硬殼,運料車運輸過程中必須加蓋氈布。運輸車輛、拌和機、攤鋪機的能力必須相匹配,且運料車的數(shù)量要有適當(dāng)?shù)母挥唷幙蛇\料車等候攤鋪,不能攤鋪機等候運料車。

(3)攤鋪:改性瀝青混合料粘度較高,攤鋪阻力要比普通混合料大,一般需要使用履帶式攤鋪機。攤鋪機的攤鋪寬度也不能象普通混合料那樣伸長太多。為了保證路面平整度,要按照規(guī)范要求做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪,攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓。在攤鋪過程中,如果不能連續(xù)供料時,攤鋪機應(yīng)該將剩余的混合料都攤完,抬起攤鋪機,做好臨時接頭,將混合料壓實,避免出現(xiàn)冷卻結(jié)硬的情況。

(4)碾壓:改性瀝青混合料在高溫下的碾壓顯得特別重要,溫度降到一定程度時,碾壓將會顯得無能為力。工程上一般掌握的碾壓成型的最低溫度為 130℃。對于改性瀝青結(jié)合料的瑪蹄脂碎石路面,必須采用剛性碾壓實,不容許采用輪胎壓路機碾壓。因為輪胎壓路機的搓揉將使瑪蹄脂上浮,造成構(gòu)造深度降低,甚至泛油。若采用震動式壓路機,則應(yīng)該密切注意粗集料的壓碎、棱角、嵌擠、泛油等,為了避免這些問題的發(fā)生,“高頻率,低振幅”碾壓非常重要,同時遍數(shù)不要太多。

9 應(yīng)用前景廣闊

高等級公路是國家的主干線公路,是運輸?shù)拇髣用},其具有交通量大,重型車和超載車較多,車載作用時間間歇短,車載對路的沖擊力大,車輛渠道化等特點。這一切使瀝青混凝土路面面臨嚴峻考驗。許多公路即使使用了重交通瀝青,但早期破壞的情況也時有發(fā)生。結(jié)合料瀝青始終是一個影響路面質(zhì)量的關(guān)鍵問題。國內(nèi)許多專家呼吁,為使瀝青路面適應(yīng)現(xiàn)代化交通需要,必須對現(xiàn)有國產(chǎn)瀝青和進口瀝青根據(jù)交通狀況、水穩(wěn)情況及石料的選擇來進行改性,使其適應(yīng)各種交通條件的需要。在國外改性瀝青的研究和應(yīng)用已有 50多年的歷史。我國在 1993年首都機場高速公路開始使用奧地利NOVOPHALY改性瀝青技術(shù)。之后,廣佛、成渝、八達嶺高速路及桂林機場、廈門機場、首都機場車跑道也相繼使用了此項技術(shù),瀝青路面的整體質(zhì)量有了很大提高,但與國際上改性瀝青的研究與應(yīng)用相比,差距仍然很大,這也正是亟待進一步深入探討和研究的關(guān)鍵所在。