廠拌SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)與施工探討

宋華芳，于來賓，仇景洲

（杭州市路橋有限公司，浙江杭州 310011）

1 概述

瀝青路面相比于水泥路面，具有良好的行車平穩(wěn)性、舒適性、噪音低、養(yǎng)護(hù)方便、易于回收再生瀝青等優(yōu)點(diǎn)，目前杭州市區(qū)絕大部分道路采用瀝青路面，但隨著交通量急劇增長，瀝青材料自身存在著性能上得缺陷，普通瀝青路面易產(chǎn)生車轍、擁包，冬季低溫時(shí)開裂，雨季路面水破壞嚴(yán)重，易產(chǎn)生坑槽，嚴(yán)重影響瀝青路面的使用性能。若對普通瀝青混合料進(jìn)行改良，可以有效避免瀝青路面的缺點(diǎn)，充分利用瀝青路面的優(yōu)勢。SBS改性瀝青混合料有效提高瀝青路面的高溫抗車轍、低溫抗開裂、水穩(wěn)定性、耐疲勞性能、抗老化性、行車舒適性，為城市道路建設(shè)提供了優(yōu)良的材料，本文主要探討分析SBS改性瀝青混合料的設(shè)計(jì)配合比和施工方面的技術(shù)。

2 SBS改性瀝青

目前，我國使用的改性瀝青種類較多，常有的改性瀝青有：SBS、SBR、EVA、PE、特立尼達(dá)湖瀝青（TLA）、北美硬瀝青、BMA（海底瀝青），但當(dāng)前使用最多的是SBS改性瀝青，SBS改性瀝青主要由基質(zhì)瀝青和SBS改性劑相熔而成，其中SBS類又分I-A、I-B、I-C、I-D四種。

2.1 基質(zhì)瀝青

我國專業(yè)改性瀝青生產(chǎn)廠家大部分采用進(jìn)口瀝青作基質(zhì)瀝青，由此基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青性能較好，質(zhì)量穩(wěn)定，但價(jià)格偏高。根據(jù)城市氣候環(huán)境、交通量情況，選用比普通瀝青性能優(yōu)越、價(jià)格適中的改性瀝青作為城市道路材料，是今后城市道路用瀝青的一大趨勢。

2.2 SBS改性劑

SBS改性劑是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，屬于一種熱塑性彈性體，兼有橡膠和塑料的特性，加熱熔融后易與瀝青共混，而冷卻后又可以恢復(fù)其彈性體特征，并且在道路使用溫度范圍內(nèi)具有相當(dāng)高的機(jī)械強(qiáng)度特征，在拌和溫度下粘度較低，SBS改性劑在瀝青中可形成連續(xù)相結(jié)構(gòu)，從而改變?yōu)r青的力學(xué)性能。SBS改性劑有線型和星型兩種，SBS改性效果與其品種、分子量有很大關(guān)系，星型SBS改性劑效果比線型要好，SBS的分子量越大，改性效果越明顯，但加工越困難。同普通瀝青相比，SBS改性瀝青具有良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂性能、老化性能、變形自恢復(fù)性和裂縫自逾性。

3 SBS改性瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

為了使設(shè)計(jì)的混合料能夠達(dá)到實(shí)施效果，需要從材料要求、施工工藝、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制方法等諸多方面提出要求：

3.1 原材料要求

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(guī)格和質(zhì)量要求均應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的規(guī)定。細(xì)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(xì)集料，細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無有害雜質(zhì)，有適當(dāng)?shù)念w粒組成，并與改性瀝青有良好的粘附性，天然砂由于質(zhì)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。用于改性瀝青混合料面層的填料應(yīng)潔凈、干燥，其質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)要求。SBS改性劑性能應(yīng)滿足表1的指標(biāo)要求。

表1 SBS改性劑性能指標(biāo)

SBS(I-C)改性瀝青應(yīng)滿足JTG F40—2004技術(shù)要求，見表2。

表2 SBS(I-C)改性瀝青技術(shù)要求

3.2 SBS改性瀝青混合料試驗(yàn)指標(biāo)設(shè)計(jì)

SBS改性瀝青混合料與普通瀝青混合料都采用馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)設(shè)計(jì)，但SBS改性瀝青混合料還需增加評定高溫抗車轍性能、低溫抗開裂性能、水穩(wěn)定性能的測試指標(biāo)，SBS改性瀝青混合料與普通瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)（AC-16-Ⅰ）見表3。

表3 SBS改性瀝青混合料與普通瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)

從表3中可以看出SBS改性瀝青混合料比普通瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度、流值有所提高。

綜上所述，SBS改性瀝青混合料比普通瀝青混合料具有更好的使用性能。

改性瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比及試拌試鋪的三個(gè)階段，確定礦料級(jí)配及最佳改性瀝青用量。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)級(jí)配的選擇原則為AC-13型混合料2.36 mm以下篩孔通過量應(yīng)取級(jí)配下限以達(dá)到密實(shí)、嵌擠。粉料比小于0.075 mm含量的多少對瀝青混合料體積指標(biāo)和路用性能影響很大，混合料級(jí)配中小于0.075 mm的含量必須考慮粗集料本應(yīng)含有的粉塵部分。要求礦粉含量不超過瀝青含量，小于0.075 mm部分與瀝青含量之間的比值即粉料比應(yīng)存在1～1.2之間，對瀝青面層混合料礦粉含量宜取4.5%～5%。

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泌水條件，另一方面，又要防止出現(xiàn)超密現(xiàn)象，因此，需要對瀝青混合料的體積指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的限制，見表4。

表4 瀝青混合料的體積指標(biāo)

4 SBS瀝青混合料的施工

SBS瀝青是一種以彈性塑膠類改性瀝青，正確使用可以顯著提高瀝青面層的抗車轍性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延長公路的壽命。與AH-70基質(zhì)瀝青相比，SBS瀝青的粘度和軟化點(diǎn)顯著增加，SBS瀝青的運(yùn)輸儲(chǔ)存和路面面層施工有一些與基質(zhì)瀝青不同的要求，只有正確使用才能達(dá)到預(yù)期效果。

4.1 拌合、運(yùn)輸

為保證瀝青混合料的質(zhì)量更穩(wěn)定，瀝青用量更準(zhǔn)確，宜采用間隙式拌和機(jī)拌和。拌和必須均勻，只有SBS瀝青改性劑完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能，對于密級(jí)配（AC-13I）混合料，應(yīng)做到拌合后的混合料均勻一致，無細(xì)料和粗料分離及花白、結(jié)成團(tuán)塊的現(xiàn)象。由于SBS改性瀝青混合料的施工溫度要求較高，建議拌合溫度控制在160℃，運(yùn)輸車必須加蓋篷布或其它保溫材料，防止結(jié)合料表面結(jié)硬，為確保攤鋪連續(xù)以及平整度大小符合技術(shù)規(guī)范要求，必須保證攤鋪機(jī)前至少兩輛車等待卸料，決不能出現(xiàn)攤鋪機(jī)等車的現(xiàn)象。其余要求應(yīng)滿足改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求。

4.2 攤鋪

SBS瀝青混合料在攤鋪時(shí)應(yīng)盡量連續(xù)不斷的施工，以減少攤鋪機(jī)和壓路機(jī)的停頓，應(yīng)盡量減少接縫，提高其面層平整度。為提高路面的平整度，表面層宜采用攤鋪前后保持相同高差的雪橇式攤鋪厚度控制方式。由于SBS瀝青粘度較大，粘附力強(qiáng)，用部分?jǐn)備仚C(jī)的后雪橇是膠輪式結(jié)構(gòu)，膠輪易粘附混合料細(xì)顆粒，影響平整度，所以攤鋪機(jī)后雪橇是膠輪式結(jié)構(gòu)的必須改成鋼滑靴式結(jié)構(gòu)。攤鋪速度應(yīng)控制在2 m/min，做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備仯闺S意變換速度或中途停頓。

提高攤鋪過程中的預(yù)壓密實(shí)度。改性瀝青SBS混合料在高溫狀態(tài)下主要是靠粗集料的嵌擠作用，可適當(dāng)提高夯錘振搗頻率，使剩余壓實(shí)系數(shù)減少，初壓的痕跡也極小，進(jìn)而確保路面的最終平整度。

4.3 碾壓

對于密級(jí)配型混合料，其適宜的碾壓溫度范圍是130℃～150℃，其最終碾壓溫度不低于110℃。

SBS瀝青混合料的壓實(shí)工藝本著以下原則進(jìn)行：按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”，“碾壓八字方針進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)必須緊跟攤鋪機(jī)的后面，只有在高溫條件下碾壓才能取得更好的效果，壓實(shí)速度控制在4～5 km/h。碾壓速度均衡，倒退時(shí)關(guān)閉振動(dòng)，方向要逐漸地改變，不許擰著彎行走，對每一道碾壓起點(diǎn)或終點(diǎn)可稍微扭彎碾壓，消除碾壓接頭輪跡。決不允許在新鋪瀝青混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置。突然剎車或停車休息，通過中興路SBS瀝青試驗(yàn)段，確定的壓實(shí)工藝為DYNAPAC或INGESOLLAND壓路機(jī)2～3檔各碾壓3遍，即初壓1遍，高頻低幅振動(dòng)碾壓2遍，終壓2遍。特別注意：施工時(shí)若發(fā)現(xiàn)壓路機(jī)粘輪時(shí)，用洗衣粉水較好。

4.4 接縫施工

當(dāng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成并列梯隊(duì)方式進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，縱向接縫應(yīng)采用熱接縫，兩臺(tái)攤鋪機(jī)相距宜為15～30 m，整平板設(shè)置在同一水平，當(dāng)不得不采用冷接時(shí)宜采用平接縫，也可以用自然縫。對橫向縫而言：（1）SBS改性瀝青混合料路面攤鋪期間，若需要暫停施工時(shí)，中、下層可采用平接成斜接縫，上面層應(yīng)采用平接縫，宜在當(dāng)天施工結(jié)束后切割、清掃、成縫。（2）接縫攤鋪應(yīng)先用直尺檢查接縫初已壓實(shí)的路面，如果不平整、厚度不符合要求時(shí)，應(yīng)切除后再攤鋪新的混合料。（3）橫向接縫施工前應(yīng)涂刷粘層油并用熨平板預(yù)熱。（4）重新開始攤鋪前，應(yīng)在攤鋪機(jī)的整平板不放置起始熱板，墊層的厚度應(yīng)等于混合料松鋪厚度與己壓實(shí)路面厚度之差，其長度應(yīng)超過整平板的前后邊距。（5）橫向接縫出攤鋪混合料后應(yīng)先清縫，然后檢查新攤鋪的混合料松鋪厚度是否合適。清縫是不得向新鋪混合料方向過分?jǐn)偣巍＃?）橫向接縫碾壓是宜按垂直車道方向沿接縫進(jìn)行，并應(yīng)在路面縱向邊處放置支承木板，其長度應(yīng)足夠壓路機(jī)駛離碾壓區(qū)。如果因?yàn)槭┕がF(xiàn)場限制成相領(lǐng)車道不能中斷交通時(shí)，也可縱向碾壓，但應(yīng)在攤鋪機(jī)駛離接縫后盡快進(jìn)行，且不得在接縫處轉(zhuǎn)向。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，交通事業(yè)發(fā)展迅速，特別是高速公路的發(fā)展，SBS改性瀝青以其具有良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂、性價(jià)比高等突出的優(yōu)點(diǎn)，將受到越來越廣泛的使用。

[1]JTJ052-2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]呂偉民.瀝青混合料設(shè)計(jì)原理與方法[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2000.

[3]JTJ032—1994,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTJ036-1998,公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].