SBS改性瀝青生產(chǎn)控制及在高等級(jí)路面鋪裝中的應(yīng)用

杜 慶 宏

(山西晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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SBS改性瀝青生產(chǎn)控制及在高等級(jí)路面鋪裝中的應(yīng)用

杜 慶 宏

(山西晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

基于SBS的改性機(jī)理，介紹了SBS改性瀝青的生產(chǎn)控制技術(shù)，并從瀝青運(yùn)輸、泵送、混合料拌合、攤鋪、碾壓成型等方面，闡述了SBS改性瀝青在高等級(jí)路面鋪裝中的施工要點(diǎn)，旨在提高道路的工程質(zhì)量。

SBS改性瀝青，路面，路用性能，質(zhì)量控制

0 引言

瀝青混凝土路面是我國(guó)常用的路面形式之一。在一些道路工程中，當(dāng)溫度降低時(shí)瀝青出現(xiàn)脆性開(kāi)裂，溫度升高時(shí)失去彈性，使得路面容易出現(xiàn)車(chē)轍或壅包等病害。參考外國(guó)道路施工的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在瀝青中加入一定量的SBS改性劑，可有效提高路面的穩(wěn)定性、力學(xué)性能和低溫性能，是解決路面抗滑性與耐久性矛盾，提高路面抗疲勞性和低溫抗裂性的先進(jìn)技術(shù)之一。

SBS在北美和歐洲最大的應(yīng)用領(lǐng)域是瀝青改性。雖然我國(guó)SBS改性瀝青在公路建設(shè)、研究開(kāi)發(fā)及應(yīng)用中的起步較遲，但發(fā)展迅猛。自1998年道路改性瀝青國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，在公路工程中得到了廣泛應(yīng)用。在湖南邵永高速公路施工中，中、上面層全部采用SBS改性瀝青，對(duì)優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)，提高路面耐久性能，降低路面全壽命成本十分有利。在我國(guó)大力進(jìn)行SBS改性瀝青的推廣和應(yīng)用，對(duì)提高公路工程的綜合效益具有重要意義。

1 SBS的改性機(jī)理

SBS改性瀝青是將適量的SBS改性劑加入基質(zhì)瀝青(AH-70)中，通過(guò)剪切、攪拌等使改性劑在瀝青中均勻分散，發(fā)揮SBS良好的物理性能實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青的改性處理。

在SBS改性瀝青結(jié)構(gòu)中，瀝青中的油分和軟瀝青組分被SBS吸收，SBS發(fā)生的溶脹反應(yīng)，待其冷卻后形成的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是發(fā)揮瀝青改性質(zhì)量的關(guān)鍵。被填充在立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙中的瀝青，成為彈性變形能力強(qiáng)的有機(jī)高分子彈性體。瀝青組分對(duì)聚合物粒子的充分溶脹和聚合物粒子對(duì)瀝青組分的良好吸附使得瀝青的溫度穩(wěn)定性、力學(xué)性能、低溫性能得到大大的改善。

將SBS均勻分散在基質(zhì)瀝青中，能同時(shí)改善瀝青的高低溫性能及感溫性能，將瀝青的溫度敏感性顯著降低，提高瀝青軟化點(diǎn)，確保路面具有良好的高溫抗推擁和抗車(chē)轍能力。同時(shí)，降低瀝青脆點(diǎn)，顯著減少路面裂縫。重視施工中的配比設(shè)計(jì)和確保施工質(zhì)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性效果顯著。

2 SBS改性瀝青生產(chǎn)

生產(chǎn)成本是影響SBS改性瀝青應(yīng)用的最關(guān)鍵因素。進(jìn)行瀝青改性，無(wú)論采取何種工藝均會(huì)增加工程成本，限制了SBS改性瀝青在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用。

瀝青與SBS的相溶性問(wèn)題是SBS改性瀝青生產(chǎn)的關(guān)鍵。改性瀝青生產(chǎn)分為溶脹、剪切、發(fā)育三個(gè)階段。本文以成品生產(chǎn)為例，進(jìn)行生產(chǎn)中的關(guān)鍵點(diǎn)控制介紹。1)SBS改性劑。SBS改性劑分為線型和星型兩種結(jié)構(gòu)，星型改性效果好，線型的加工容易度要比星型好。在生產(chǎn)中，改性劑應(yīng)綜合考慮采用的基質(zhì)瀝青、加工工藝等因素合理選擇。2)穩(wěn)定劑。在改性瀝青的成品生產(chǎn)中，為避免存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)離析，應(yīng)加入合適的穩(wěn)定劑，以確保SBS改性劑與瀝青間的粘和。當(dāng)采用現(xiàn)場(chǎng)加工方式時(shí)，則無(wú)需穩(wěn)定劑的加入。3)設(shè)備。在成套設(shè)備中，研磨機(jī)是核心，溶脹反應(yīng)釜是主導(dǎo)。研磨機(jī)是整個(gè)工藝流程中最關(guān)鍵的設(shè)備，要確保混合料的研磨質(zhì)量，磨盤(pán)之間的間隙須調(diào)校準(zhǔn)確。4)溫度控制。溫度控制是確保瀝青質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)過(guò)程中，將基質(zhì)瀝青溫度控制在165 ℃～180 ℃為宜。成品瀝青的存儲(chǔ)溫度控制在150 ℃～160 ℃為宜。

3 施工控制

SBS改性瀝青路面具有良好的路用性能，對(duì)提高路面抗車(chē)轍性能和抗老化能力，延長(zhǎng)路面的使用壽命具有顯著效果。將SBS改性瀝青應(yīng)用于高等級(jí)路面施工，其程序與熱拌瀝青混凝土路面基本相同，不同的主要是施工溫度的掌控。

1)瀝青的運(yùn)輸和存儲(chǔ)。成品改性瀝青的裝車(chē)溫度應(yīng)不低于160 ℃，到達(dá)拌合場(chǎng)的卸車(chē)溫度應(yīng)不低于140 ℃,在運(yùn)輸罐中的運(yùn)輸時(shí)間不超過(guò)24 h。在施工中，應(yīng)盡量少儲(chǔ)存SBS瀝青，做到隨進(jìn)隨用，存儲(chǔ)時(shí)間不宜超過(guò)24 h。必須存儲(chǔ)的，儲(chǔ)存溫度應(yīng)保持在150 ℃左右。否則，瀝青粘度過(guò)大易導(dǎo)致油管路堵塞。

為保證瀝青的均勻性，存儲(chǔ)罐中的攪拌器應(yīng)每3 h攪拌一次，攪拌時(shí)間每次20 min。

2)泵送。混合料生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將SBS改性瀝青采用瀝青泵送至攪拌機(jī)中進(jìn)行拌合。選擇采用的瀝青泵過(guò)濾器網(wǎng)眼應(yīng)在9.5 mm以上，同時(shí)對(duì)瀝青管線采取保溫措施，以避免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響泵送能力。

3)混合料拌合和運(yùn)輸。混合料生產(chǎn)宜采用間隙式拌合機(jī)進(jìn)行拌合，拌合溫度控制在160 ℃為宜。拌合好的混合料須均勻一致，無(wú)細(xì)料和粗料分離及花白、結(jié)塊現(xiàn)象。

混合料運(yùn)輸車(chē)應(yīng)加蓋篷布，防止結(jié)合料表面結(jié)硬。

須保證攤鋪機(jī)前至少兩輛車(chē)等待卸料，不能出現(xiàn)攤鋪機(jī)等車(chē)現(xiàn)象。

4)攤鋪。在攤鋪過(guò)程中，SBS瀝青混合料施工應(yīng)連續(xù)、不間斷。對(duì)攤鋪機(jī)和壓路機(jī)可能出現(xiàn)的停頓應(yīng)盡量減少，將出現(xiàn)的路面橫縫數(shù)量降低，以提高面層平整度。

路面表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，以確保路面的平整度。為減少混合料顆粒粘附對(duì)路面平整度的影響，應(yīng)將攤鋪機(jī)后雪橇調(diào)整為鋼滑靴式結(jié)構(gòu)。攤鋪過(guò)程中，攤鋪機(jī)前進(jìn)應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)不間斷，攤鋪速度控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，堅(jiān)決杜絕隨意調(diào)速或停頓。

在攤鋪中，為確保路面的最終平整度，可將夯錘振搗頻率適當(dāng)提高，使剩余壓實(shí)系數(shù)減少。

混合料攤鋪應(yīng)使用機(jī)械方式進(jìn)行，不宜大面積使用人工進(jìn)行修整。對(duì)難以使用機(jī)械方式鋪筑的部位，方可小面積使用人工攤鋪。松鋪系數(shù)應(yīng)根據(jù)混合料類(lèi)型由試鋪試壓確定。

5)碾壓與成型。只有在高溫條件下碾壓才能取得更好的效果，壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)，以確保碾壓作業(yè)在盡可能高的溫度下進(jìn)行。對(duì)于密級(jí)配型混合料，可將適宜的碾壓溫度控制在130 ℃～150 ℃，進(jìn)行終壓時(shí)的混合料溫度應(yīng)在110 ℃以上。

在碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)應(yīng)緩慢勻速前進(jìn)，碾壓速度控制在4 km/h～5 km/h，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行合理調(diào)整，禁止在新鋪瀝青路面上進(jìn)行轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置等情況。

通過(guò)試驗(yàn)段合理確定初壓、復(fù)壓及終壓遍數(shù)，應(yīng)綜合考慮混合料類(lèi)型、壓路機(jī)型號(hào)、施工現(xiàn)場(chǎng)氣候等影響因素合理確定。可使用洗衣粉水對(duì)壓路機(jī)粘輪現(xiàn)象進(jìn)行處治。

為避免出現(xiàn)集料棱角磨損、壓碎導(dǎo)致的嵌擠破壞，應(yīng)嚴(yán)格禁止過(guò)度碾壓，不得出現(xiàn)在低溫狀況下反復(fù)碾壓的現(xiàn)象。

碾壓后的路面在冷卻前，任何車(chē)輛機(jī)械不得在路面上停放，路面冷卻至50 ℃才能開(kāi)放交通。

6)質(zhì)量控制。采用空隙率和壓實(shí)度的雙向控制措施來(lái)確保施工現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)效果。在進(jìn)行的空隙率計(jì)算中，最大理論密度以每天測(cè)量的瀝青路面混合料最大相對(duì)密度試驗(yàn)(真空法)為準(zhǔn)。以實(shí)測(cè)芯樣進(jìn)行路面混合料壓實(shí)度檢驗(yàn)。

在施工前混合料的質(zhì)量檢測(cè)：油石比、礦料級(jí)配、穩(wěn)定度、流值、空隙率、混合料出場(chǎng)溫度、運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度、初壓溫度、碾壓終了溫度、混合料拌合均勻性。

驗(yàn)收階段面層質(zhì)量檢查：厚度、平整度、寬度、高程、橫坡度、壓實(shí)度、中心偏位、攤鋪的均勻性。

4 結(jié)語(yǔ)

SBS改性瀝青具有很好的耐高溫、抗低溫能力，將其應(yīng)用于道路工程，使得路面具有良好的抗車(chē)轍能力，提高路面的抗疲勞、抗滑和承載能力。特別是將其應(yīng)用于大流量、超載嚴(yán)重的公路上，可發(fā)揮其良好的應(yīng)變能力，將路面的永久變形顯著減少，使得瀝青的水穩(wěn)定性得到極大改善。

在SBS改性瀝青的生產(chǎn)和在路面施工的應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮原料、設(shè)備、溫度、存儲(chǔ)等多方面因素，做好施工中溫度和施工質(zhì)量控制，在確保施工質(zhì)量的前提下降低工程成本，以提高工程綜合經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 謝 銳.SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)探究[J].城市建筑，2016(2)：135-136.

[2] 黃衛(wèi)東,孫立軍.SBS改性瀝青的混合原理與過(guò)程[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30(2)：123-124.

[3] 張建效,李 波.SBS改性瀝青的應(yīng)用[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2012.

The SBS modified asphalt production control and its application in high grade pavement paving

Du Qinghong

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Based on the modified mechanism of SBS, this paper introduced the production control technology of SBS modified asphalt, and from the asphalt transportation, pumping, mixture mixing, paving, rolling molding and other aspects, elaborated the construction main points of SBS modified asphalt in high grade pavement paving, in order to enhance the road engineering quality.

SBS modified asphalt, pavement, pavement performance, quality control

1009-6825(2016)32-0153-02

2016-09-05

杜慶宏(1981- )，男，工程師

U416.2

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