特立尼達湖瀝青與SBS 改性瀝青在長大縱坡路段的應用效果比較

葉阿英

(漳州市通順交通建設有限公司，漳州 363005)

特立尼達湖瀝青(簡稱TLA)是產(chǎn)自南美洲特立尼達湖的一種天然瀝青，經(jīng)過幾千萬年長的時間，在地殼壓力和高溫的作用下充分氧化而形成的，其特性是特別堅硬、軟化點較高、針入度較小、熱穩(wěn)定性好，有關工程實踐表明能有效延長路面的使用壽命。

SBS 改性瀝青是以基質瀝青為原料， 加入一定比例的SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)改性劑而形成的。 SBS 特殊的分子結構使其能與瀝青基質形成空間立體網(wǎng)絡結構，從而有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內聚附著性能、混合料的穩(wěn)定性、耐老化性。

本文依托國道324 線漳浦路段路面加鋪改建工程，綜合考慮福建地區(qū)高溫多雨的氣候環(huán)境、地方材料、重載交通特性和路況條件，從材料性能、配合比設計、施工控制等方面對TLA 和SBS 改性瀝青進行對比分析。

1 項目概況

福建省高溫多雨，地形復雜。國道324 線交通量大且重載車輛多，原結構為水泥混凝土路面，經(jīng)多年運營后出現(xiàn)了斷板、錯臺、破碎、沉陷等多種類型的病害。為進一步提升公路狀況和行車舒適性， 近年陸續(xù)進行了水泥路面加鋪瀝青混合料改造。

G324 線漳浦長橋路段(K355+300～K356+300)坡長而陡(最大坡度6.64%)，經(jīng)交通量分析和軸載調查發(fā)現(xiàn)，本路段中小型貨車比例較高，達67%，大貨車及拖掛車比例適中，但載貨較重。計算得出設計年限內的累計標準當量軸次為1612 萬次，屬重交通等級。 為提升路面結構的抗剪切變形能力，避免在加鋪瀝青后出現(xiàn)車轍、層間滑移、擁包等早期破壞現(xiàn)象， 在該路段左幅的下面層嘗試采用了特立尼達湖瀝青(TLA)，并與常用的SBS 改性瀝青路段進行了對比分析。 具體路面結構見表1。

表1 長大縱坡路段路面結構

2 原材料

2.1 瀝青

本路段左幅采用TLA 改性瀝青， 選用殼牌70 號瀝青做基質瀝青，TLA 參考用量不小于40%，針入度等級為TMA-30。 右幅采用SBS(I-D)改性瀝青。 兩種瀝青的檢測結果對比如表2 所示。

表2 兩種瀝青技術指標對比

2.2 集料

本路段左右幅采用相同的集料及礦粉， 礦料分級見表3。 其中針對該路段高溫多雨的氣候條件和重交通特性，對該層中粗集料的多項技術指標都提出了更高要求。如： 粗集料初始粘附等級不小于4 級， 壓碎值不大于20%，混合料針片狀顆粒含量不大于15%。 經(jīng)檢測，所有礦料均符合規(guī)范要求[1]。

表3 采用的集料(熱料)及礦料

2.3 配合比

經(jīng)配合比設計試驗， 本路段左右幅采用相同的AC-20C 生產(chǎn)配合比，具體信息見表4。

表4 下面層AC-20C 生產(chǎn)配合比主要參數(shù)

3 混合料性能指標

3.1 成型溫度

同溫度下TLA 改性瀝青的粘度較大，其混合料成型溫度較高，TLA(TMA-30)AC-20C 和SBS(I-D)改性AC-20C 試件的馬歇爾成型溫度對比如圖1。 由圖可見，2 種試件成型溫度分別在168℃～173℃和162℃～164℃， 前者的成型溫度較后者高了6℃～9℃。 因此為保證路面壓實度，TLA(TMA-30)AC-20C 混合料在施工時的碾壓溫度要求較高，有效碾壓時間較短，對施工工序搭接要求較高。

圖1 2 種瀝青混合料馬歇爾成型溫度對比

3.2 動穩(wěn)定度

通過車轍試驗對TLA(TMA-30)AC-20C 和SBS(I-D)改性AC-20C 的動穩(wěn)定度進行對比，具體結果如表5。 由表可見，兩者的動穩(wěn)定度均遠超規(guī)范要求，但前者的動穩(wěn)定度數(shù)值比后者更高，表現(xiàn)出了更好的高溫穩(wěn)定性，更適用于高溫炎熱地區(qū)。同時，也有利于緩解長大縱坡路段的易出現(xiàn)的車轍、擁包等問題。

表5 2 種瀝青AC-20C 混合料動穩(wěn)定度

4 試驗段施工

4.1 SBS 改性乳化瀝青粘層施工

封閉交通， 徹底清理干凈路面。 準備好合格的SBS 改性乳化瀝青， 粘層瀝青用量按純乳化瀝青用量0.3～0.6 kg/m2進行灑布， 增強層間粘結， 提高路面結構強度[1]。

4.2 混合料的生產(chǎn)及運輸

根據(jù)特立尼達湖瀝青的屬性， 特別要注意瀝青加熱溫度及拌和溫度均比SBS 改性瀝青高5℃～10℃。 溫度控制尤為重要，直接影響到混合料攤鋪及壓實效果。通過試驗段總結了兩種瀝青混合料的生產(chǎn)及施工溫度， 具體見表6。 運輸過程中要求運輸車輛采用雙層覆蓋保溫，覆蓋嚴密[1]。

表6 2 種瀝青AC-20C 生產(chǎn)溫度控制范圍

4.3 混合料現(xiàn)場攤鋪及碾壓成型

施工中采用1 臺沃爾沃“ABG 423”瀝青攤鋪機半幅攤鋪，使用平衡梁控制厚度和高程，攤鋪速度為3 m/min，精細攤鋪[1]。 攤鋪溫度嚴格按表6 要求執(zhí)行，并安排專人進行現(xiàn)場管控。在兩個試驗段分別進行取樣檢測，檢測結果對比如表7。 其中TLA(TMA-30)AC-20C 混合料比SBS(I-D)AC-20C 混合料的穩(wěn)定度和浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度都偏高一些，表現(xiàn)出更好的水穩(wěn)定性。

表7 2 種瀝青混合料檢測指標

4.4 經(jīng)濟性對比

通過成本計算，對TLA(TMA-30)AC-20C 混凝土和SBS (I-D)AC-20C 混凝土的經(jīng)濟性進行對比分析(表8)。通過對各項費用的對比分析， 發(fā)現(xiàn)相對于SBS 改性瀝青混合料而言，TLA 改性瀝青混合料中的瀝青成本較低，混合料加熱拌和成本稍高一些，施工臺班費用較高，合計成本SBS I-D 瀝青混凝土稍高一些，但兩者差距不大，經(jīng)濟性相當。

表8 2 種瀝青混合料的經(jīng)濟性對比

5 完工后檢測指標及通車后現(xiàn)狀

按設計圖紙及JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》要求進行試驗檢測，重點檢測了路面的厚度、平整度、壓實度及動穩(wěn)定度[2]，結果如表9。 從現(xiàn)場取樣制作試件檢測結果對比得出，TLA(TMA-30)AC-20C 混凝土和SBS(I-D)AC-20C 混凝土的各項指標都滿足設計要求。 前者的動穩(wěn)定度值相對較高，抗車轍能力更強，在長陡坡重載情況下，路面的抗剪切變形能力更強。

表9 2 種瀝青混合料芯樣檢測結果

該路段于2016 年10 月建成通車，至今已將近4 年，狀況良好(圖2)。 在2019 年底曾采用多功能路況快速檢測系統(tǒng)(CiCS)對該路段的路面使用性能指數(shù)PQI、路面損壞狀況指數(shù)PCI、 路面行駛質量指數(shù)RQI 進行檢測和評定[2]。 經(jīng)評定，國道324 線K355+300～K356+300 段左幅(TLA 路段)和右幅(SBS 改性瀝青段)的路面使用性能指數(shù)PQI 分別為98.62 和98.75，兩者幾乎相同，均處于優(yōu)等水平，路面使用狀況良好。

圖2 G324 漳浦長橋段現(xiàn)狀

6 結語

本文通過對國道324 線長大縱坡路段兩種瀝青混合料的使用情況進行對比分析，得出如下結論：

(1)特立尼達湖瀝青改性AC-20C 混合料的動穩(wěn)定度和浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度均比SBS 改性AC-20C 混合料更高，更適用于高溫多雨的福建地區(qū)，并有利于緩解長大縱坡路段的車轍、擁包、水損害等早期病害。

(2)SBS 改性瀝青混合料的施工和易性較好， 且工藝成熟，現(xiàn)場質量較有保證。TLA 改性瀝青混合料成型溫度較高，有效碾壓時間短。若碾壓溫度低于160℃，則壓實度很難達到設計要求，是施工控制的重點和難點。施工過程中應保證工序有效銜接，選擇合適的攤鋪機，避免低溫時段施工，并在攤鋪后盡快完成碾壓。

(3)該路段通車近4 年，路用性能保持良好，說明兩種瀝青混合料均能滿足長大縱坡的使用要求。

(4)2 種瀝青混合料的經(jīng)濟性基本相當， 當TLA 施工工藝較為成熟時，經(jīng)濟性會更加顯著。