SBS改性瀝青混合料施工及應(yīng)用效果探討

摘要：SBS改性瀝青混合料已成為最常用的首選路面形式。本文筆者結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)SBS改性瀝青混合料施工及應(yīng)用效果進(jìn)行了以一下的探討。僅供同行參考！

關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青;原材料控制;配合比確定;混合料檢測(cè);施工;應(yīng)用效果

1、原材料控制

1.1SBS改性瀝青

1.1.1改性機(jī)理

SBS改性瀝青是在原有基質(zhì)瀝青重交通石油瀝青基礎(chǔ)上，一般摻加2.5%～5%的SBS改性劑，通常采用5%。基質(zhì)瀝青經(jīng)SBS改性后，自身及原瀝青分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有改變，其過程以物理改性為主，利用其良好的物理性能對(duì)原基質(zhì)做改性處理，改性后SBS劑均勻分布于基質(zhì)瀝青中形成失混材料。

1.1.2改性瀝青評(píng)價(jià)指標(biāo)

①感溫性：針入度、針入度指數(shù);

②低溫性：5℃延度和當(dāng)量脆點(diǎn);

③高溫陛能：60℃黏度、軟化點(diǎn)與當(dāng)量軟化點(diǎn);

④熱穩(wěn)定性（耐老化）：旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn);

⑤黏彈效應(yīng)：彈性恢復(fù)25℃;

⑥與集料的握裹力：黏韌性試驗(yàn);

⑦施工及安全：閃電、運(yùn)動(dòng)黏度135℃;

⑧離析指標(biāo)：48h軟化點(diǎn)差。

1.1.3改性效果

改性后的瀝青與原瀝青相比，其高溫黏度增大，軟化點(diǎn)升高;具有良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂性能、抗老化性能、變形自恢復(fù)性和裂縫自愈性;黏聚力強(qiáng)，水穩(wěn)定性好;路面抗滑能力和承載能力提高。

1.1.4應(yīng)用

基于以上因素，用于高速公路路面基質(zhì)瀝青通常選用AK-70，改性劑摻配比例5%。聚合物SBS改性瀝青技術(shù)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，用于高速公路熱拌瀝青混合料時(shí)采用I-D類型。

1.2細(xì)集料

1.2.1機(jī)制砂

高速公路對(duì)細(xì)集料質(zhì)量要求很高，用于SBS改性瀝青混合料中的細(xì)集料一般采用機(jī)制砂。機(jī)制砂相對(duì)天然砂具有理想的表面紋理，增加顆粒間摩擦力，為路面提供良好的穩(wěn)定性，還能增強(qiáng)與瀝青的吸附能力，提高瀝青膜厚;相對(duì)石屑而言，機(jī)制砂顆粒規(guī)整，片狀顆粒粉塵含量少且不含泥土等優(yōu)點(diǎn)，配置的瀝青混合料能獲得更加理想的路用性能。

1.2.2質(zhì)量要求

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中要求機(jī)制砂有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，其級(jí)配應(yīng)符合S16的要求，對(duì)其表觀密度、堅(jiān)固性、含泥量、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)值、棱角性（流動(dòng)時(shí)間）等都有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。

1.2.3應(yīng)用效果

機(jī)制砂是用優(yōu)質(zhì)石料經(jīng)專用的制砂機(jī)加工而成，可以配制出更耐久的瀝青混合料，消除了使用天然砂水穩(wěn)性差和多雨地區(qū)限制應(yīng)用的問題。適當(dāng)增加瀝青用量時(shí)，可顯著提高其高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，同時(shí)，會(huì)大幅度降低車轍、坑槽等病害，鋪筑的路面質(zhì)量明顯得到提高。

1.3粗集料、礦粉的要求

1.3.1玄武巖石料

由于玄武巖集料具有更高的硬度堅(jiān)固性、抗磨抗滑、抗沖擊性能，玄武巖集料的使用使高速公路路面能夠獲得更高的質(zhì)量效果。高速公路路面上面層對(duì)集料質(zhì)量提出更高要求，甚至在招標(biāo)文件中明確強(qiáng)制要求表層必須采用玄武巖石料。玄武巖集料的使用使瀝青混凝土具有更高的耐磨性，抗壓、抗沖擊性能，抗車轍能力，抗疲勞壽命。

1.3.2粗集料、礦粉

對(duì)于高速公路施工所需要的粗集料、礦粉以及添加劑的質(zhì)量要求與非改性瀝青混凝土要求基本相同，對(duì)其質(zhì)量和物理力學(xué)性能要求滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中高等級(jí)公路路面所需混合料原材料的要求即可。

2、配合比確定及混合料檢測(cè)

2.1GTM擊實(shí)法

施工中常用的混合料配合比組成設(shè)計(jì)方法有馬歇爾法、GTM法、superpave法，高速公路SBS改性瀝青混合料擊實(shí)方法采用GTM法。擊實(shí)壓強(qiáng)采用0.7MPa，確定技術(shù)指標(biāo)時(shí)，要求滿足應(yīng)變比GSI≤1.05，抗剪強(qiáng)度比GSFgt;1.3。

在高速路面施工中，路面上面層采用SBS改性瀝青AC-13C型混合料，原材料采用基質(zhì)瀝青AK-70摻加5%SBS改性劑，I-D類，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，實(shí)測(cè)15℃的密度值1.022g/cm3。粗集料采用玄武巖石料，規(guī)格為10～15、5～10、3～5mm，細(xì)集料為鄒平石灰?guī)r機(jī)制砂，填料為滿城礦粉。

通過篩分試配，合成級(jí)配曲線滿足AC-13C型混合料級(jí)配曲線范圍時(shí)，各種集料配合比如表1。

表1""AC-13C型混合料配合比

石料規(guī)格/mm

10-15

5-10

3-5

機(jī)制砂

礦粉

所占比例/%

19

32

10

37

2

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》配制不同油石比的混合料進(jìn)行GTM試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2""GTM法試驗(yàn)結(jié)果

技術(shù)指標(biāo)

油石比/%

3.9

4.2

4.5

4.8

應(yīng)變化（CSI）

1.01

1.03

1.05

1.09

抗剪強(qiáng)度化（CSF）

2.71

2.51

2.40

2.22

密度/g·cm-3

2.487

2.496

2.505

2.509

試驗(yàn)結(jié)果表明：GSI隨油石比增加呈增大曲線，GSF隨油石比增大呈減小曲線。依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，綜合考慮GTM試驗(yàn)結(jié)果并參考體積參數(shù)的大小及變化趨勢(shì)，將AC-13C型改性瀝青混合料最佳油石比確定為4.5%，毛體積密度2.505G/cm3。

2.2與馬歇爾實(shí)驗(yàn)對(duì)比

用GTM法確定瀝青混合料組成設(shè)計(jì)后，為實(shí)用于工程施工檢測(cè)，在施工過程中仍采用馬歇爾法對(duì)混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2.3混合料使用性能檢測(cè)

根據(jù)上述配合比配制出混合料，并對(duì)混合料各項(xiàng)使用性能進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表3。

2.4對(duì)比結(jié)論

表3混合料使用性能檢測(cè)值

檢查項(xiàng)目

技術(shù)要求

法實(shí)測(cè)值

水穩(wěn)性殘留穩(wěn)定度/%

80

83.2

水穩(wěn)性殘留強(qiáng)度/%

75

86.8

滲水試驗(yàn)

不透水

不透水

60℃車轍試驗(yàn)/次·mm-1

2400

4778

彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變（CU）

2500

2687

彎曲試驗(yàn)彎拉強(qiáng)度/MPa

12.02

彎曲試驗(yàn)彎勁度模量/MPa

6763

彎曲試驗(yàn)應(yīng)變能/kg·m-2

11.83

通過用GTM法確定混合料的配合比參數(shù)與馬歇爾法物理參數(shù)對(duì)比，主要指標(biāo)基本相符，GTM法毛體積密度提高近2%，在施工過程中采用馬歇爾法對(duì)比結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和控制，使用性能滿足混合料技術(shù)要求，并且性能大幅度提高。通常用GTM法確定的毛體積密度比馬歇爾法提高1%～3%，油石比可降低0.3%，這是采用GTM法確定目標(biāo)配合比的重要因素之一，GTM法采用也是高速公路高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量路面新技術(shù)的重要應(yīng)用之一。

3、SBS改性瀝青混合料施工

3.1拌和

采用自動(dòng)計(jì)量的大功率間歇式瀝青混合料拌和設(shè)備，拌和時(shí)間50S以上，礦料、改性瀝青及混合料加熱溫度較非改性瀝青混合料均提高10-20℃，成品

料外觀鑒定以顆粒全裹覆且色澤均勻一致為度。

3.2運(yùn)輸

運(yùn)輸采用20t以上翻斗車，為保溫、防雨淋必須全覆蓋，為防止混合料與車廂內(nèi)粘連必須撒隔離劑，并用拖把拖勻，直至無余液積聚。

3.3攤鋪碾壓

攤鋪與非改性瀝青混合料相似，由于瀝青混合料高溫時(shí)有穩(wěn)定性，碾壓必須緊跟在攤鋪機(jī)后面進(jìn)行，為配合GTM法混合料設(shè)計(jì)達(dá)到要求的密度值，理論上應(yīng)當(dāng)采用大噸位膠輪壓路機(jī)先鞣壓2遍，然后再用震動(dòng)壓路機(jī)高頻低幅慢速復(fù)壓4～6遍。

攤鋪溫度不低于165℃，碾壓溫度不低于155℃，根據(jù)SBS改性瀝青溫度一黏度曲線以及做擊實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度控制情況，通常以160℃最佳。碾壓完成溫度最好不低于145℃，最后靜壓1遍消除輪跡，保證路面平整度。施工過程中，溫度控制是各工序各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，注意隨時(shí)檢查施工溫度。對(duì)瀝青混凝土路面施工做不少于800m試驗(yàn)段用以驗(yàn)證施工效果。

3.4試驗(yàn)檢測(cè)

施工中SBS改性瀝青混凝土路面各項(xiàng)試驗(yàn)檢驗(yàn)方法與普通瀝青路面大多相同，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行檢測(cè)。SBS改性瀝青檢驗(yàn)過程中也應(yīng)把溫度控制作為重要關(guān)鍵的條件，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。

3.5SBS改性瀝青存儲(chǔ)

為防止產(chǎn)生離析，存放一般不允許超過48h，并且需要嚴(yán)格控制SBS改性瀝青的存儲(chǔ)溫度。供應(yīng)緊張時(shí)存儲(chǔ)溫度可設(shè)定165～170℃之間，在SBS改性瀝青進(jìn)出存儲(chǔ)罐時(shí)各攪拌或循環(huán)一定時(shí)間;如存儲(chǔ)時(shí)間較長，存儲(chǔ)溫度可設(shè)定到150～160℃之間，每天攪拌或循環(huán)一定時(shí)間。存儲(chǔ)罐內(nèi)的SBS改性瀝青的攪拌和循環(huán)也不宜太頻繁。

4、SBS改性瀝青混合料應(yīng)用效果

應(yīng)用SBS改性瀝青配制的混合料，形成懸浮或骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，依靠基料的內(nèi)摩阻力和瀝青膠漿的黏聚力，具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗老化等路用性能。通過各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)表明：具有很強(qiáng)的抗車轍能力，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度是普通瀝青混合料要求的8倍以上，平均達(dá)到4500次/mm以上;其次是高溫穩(wěn)定性以及低溫抗裂性能加強(qiáng)，它的彈性模量能夠達(dá)到1200～2000MPa，甚至與水泥混凝土彈性模量相當(dāng)。應(yīng)用于高等級(jí)公路，滿足重交通的需求，有很大的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[s].

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