SBS/膠粉復(fù)合改性新疆瀝青試驗段鋪筑★

孫澤強(qiáng) 舒 誠

(1.新疆交通投資有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000； 2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引言

新疆地區(qū)克拉瑪依瀝青的化學(xué)組成與我國常用道路石油瀝青區(qū)別較大，其瀝青質(zhì)、芳香烴等組分含量較低[1,2]，因而具有優(yōu)異的低溫性能、耐疲勞性能，但也正因為其特殊的結(jié)構(gòu)組成，其在SBS等改性劑中溶脹，分散性較差，改性后瀝青性能提升不明顯[3-5]，若采用橡膠粉對其進(jìn)行改性又因改性后瀝青粘度較大，生產(chǎn)與施工較為困難[6,7]。與克拉瑪依瀝青不同，新疆塔河瀝青的瀝青質(zhì)含量較高，低溫性能較差，價格較為低廉，無法單獨在公路建設(shè)中應(yīng)用[8]。因此，如何解決新疆瀝青改性難題已成為道路工作者的重點研究方向。在此背景下，課題組采用新疆克拉瑪依瀝青與塔河瀝青進(jìn)行調(diào)和，同時考慮SBS與膠粉復(fù)合時高、低溫性能的互補(bǔ)與施工和易性，制備了SBS/膠粉復(fù)合改性新疆瀝青，前期已通過室內(nèi)試驗驗證其具有良好的使用性能，但其工程適用性尚需進(jìn)一步驗證[9,10]。

鑒于此，以S20五工臺至克拉瑪依一級改高速公路項目第WKGJ-2標(biāo)段為依托項目，鋪筑SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料上面層試驗段，并將其與SBS改性新疆瀝青混合料、橡膠改性新疆瀝青混合料試驗段進(jìn)行對比，以期為SBS/膠粉復(fù)合改性新疆瀝青在新疆的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 試驗段概況

試驗段位于S20五工臺至克拉瑪依一級改高速公路項目第WKGJ-2標(biāo)段工程，在本試驗段上進(jìn)行SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料上面層鋪筑，并將其與SBS改性新疆瀝青、橡膠改性新疆瀝青混合料對比。根據(jù)項目安排，在XK109+000～XK110+000段進(jìn)行SBS改性瀝青上面層施工，在XK110+000～XK111+000段進(jìn)行橡膠粉改性瀝青上面層施工，在XK111+000～XK112+000段進(jìn)行SSB/膠粉復(fù)合改性瀝青上面層施工，三種改性瀝青形式總長度為3 000 m，上面層設(shè)計厚度50 mm，頂面寬度為11 m。

2 試驗段鋪筑

2.1 原材料檢驗

瀝青原材料進(jìn)場前需進(jìn)行現(xiàn)場取樣并按照規(guī)范要求逐項檢測，檢測結(jié)果如表1所示。經(jīng)檢測合格的原材料放入瀝青儲存庫儲存，并采取有效的防護(hù)措施。

表1 瀝青樣品檢測結(jié)果

由表1可知，瀝青樣品檢測結(jié)果中，三種瀝青稠度比較接近，標(biāo)號均在70左右，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青軟化點顯著高于其余兩者，具備優(yōu)良的高溫性能，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青與SBS改性瀝青的低溫延度顯著高于橡膠瀝青，具備優(yōu)良的低溫性能；此外，復(fù)合改性瀝青粘度雖高于SBS改性瀝青但遠(yuǎn)低于橡膠瀝青，施工時更為便利。

2.2 拌和與運(yùn)輸

三種瀝青混合料均采用5000型瀝青拌和站拌制，但拌制時間與加熱溫度不同。SBS改性瀝青混合料拌制時間為濕拌30 s，礦料加熱溫度230 ℃，瀝青加熱溫度180 ℃，最終出料溫度為180 ℃；橡膠瀝青混合料拌和時將濕拌時間延長至37 s，礦料加熱溫度為240 ℃，瀝青加熱溫度200 ℃(瀝青罐離拌和站較遠(yuǎn)，橡膠瀝青粘度較大，180 ℃難以出料)，最終實際出料溫度約為185 ℃；SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料拌制時間為濕拌37 s，礦料加熱溫度為240 ℃，瀝青加熱溫度為180 ℃(后續(xù)調(diào)至190 ℃)，最終出料溫度為180 ℃。

正式生產(chǎn)前首先進(jìn)行混合料試拌，以及時調(diào)整現(xiàn)場配比。SBS改性瀝青混合料試拌結(jié)果顯示，瀝青混合料表面油膜較厚，現(xiàn)場壓實時可能會出現(xiàn)泛油情況，因此在正式生產(chǎn)時SBS改性瀝青混合料需要下調(diào)油石比正式生產(chǎn)；與SBS改性瀝青混合料相同，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料與膠粉改性瀝青混合料試拌結(jié)果也存在泛油情況，在正式生產(chǎn)時同樣需要適當(dāng)降低油石比。

三種瀝青混合料均采用自卸車運(yùn)輸，運(yùn)輸車裝料時由前往后裝入，為了防止粉塵污染和熱量損失，運(yùn)輸車輛覆蓋篷布直到運(yùn)輸車準(zhǔn)備卸料前打開。生產(chǎn)過程及運(yùn)輸過程如圖1所示。

2.3 攤鋪與壓實

SBS改性瀝青混合料攤鋪時兩臺攤鋪機(jī)前后呈梯隊型攤鋪，實際間距為5 m左右，攤鋪機(jī)的攤鋪速度控制在1 m/min～2 m/min?；旌狭蠑備仠囟葹?70 ℃左右，后續(xù)溫度升高至175 ℃左右。壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓，初壓采用徐工13WD雙鋼輪壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)后進(jìn)行，靜壓2遍～3遍，提高混合料碾壓密實性。復(fù)壓采用雙鋼輪壓路機(jī)振動碾壓與徐工301型膠輪壓路機(jī)碾壓輪換進(jìn)行，終壓采用雙鋼輪消除輪跡。

混合料攤鋪碾壓過程如圖2所示。

橡膠瀝青混合料與復(fù)合改性瀝青混合料攤鋪方式同SBS瀝青混合料，但攤鋪溫度不同。橡膠瀝青較粘，攤鋪溫度需高于SBS改性瀝青，為185 ℃左右；復(fù)合改性瀝青粘度低于橡膠瀝青而高于SSB瀝青，攤鋪溫度為180 ℃左右。

根據(jù)現(xiàn)場攤鋪碾壓施工可以看出，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料施工溫度雖高于SBS改性瀝青混合料，但低于膠粉改性瀝青混合料，施工時更為便利。此外，在施工過程中，受瀝青粘度影響，SBS改性瀝青混合料出料速度最快，其次為復(fù)合改性瀝青混合料，橡膠瀝青混合料最為緩慢，并且在橡膠瀝青路面攤鋪時，由于出料速度較慢還出現(xiàn)了施工間斷現(xiàn)象，因此，與橡膠改性瀝青混合料相比，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料在施工便利性方面具有較大優(yōu)勢。

2.4 攤鋪后性能檢測

瀝青路面鋪筑后第二日進(jìn)行現(xiàn)場檢測，于鋪筑現(xiàn)場路邊取降至室溫的復(fù)合改性瀝青混合料團(tuán)，如圖3所示。

經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)復(fù)合改性瀝青混合料集料之間拉絲明顯，有助于形成良好的瀝青薄膜，保障瀝青混合料具備優(yōu)異的低溫性能與水穩(wěn)定性。為進(jìn)一步驗證SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青路面抗水損壞能力及抗滑能力，對路面進(jìn)行滲水測試與抗滑測試。在路面施加豎向水壓力后，靜置60 s后，液面無變化，路面幾乎不滲水。此外，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青路面抗滑擺值與構(gòu)造深度等抗滑性能均能滿足設(shè)計要求。因此，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青路面具有良好的抗水損壞能力與抗滑能力。

3 試驗段對比

為更直觀體現(xiàn)SBS改性瀝青、橡膠改性瀝青、SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料之間的差異，將三種路面進(jìn)行對比分析。

1)試驗段路面對比。

三種瀝青混合料試驗段路面如圖4所示。

由圖4可知，三種改性瀝青試驗段路面中橡膠改性瀝青混合料路面出現(xiàn)輕微泛油情況，SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青試驗段路面整體效果更好，骨料分布均勻，無泛油現(xiàn)象。

2)檢測結(jié)果對比。

瀝青路面鋪筑后第二日進(jìn)行現(xiàn)場取樣檢測，三種改性瀝青路面芯樣如圖5所示，可以看出SBS改性瀝青接近于骨架密實結(jié)構(gòu)，而SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青、橡膠改性瀝青混合料更接近懸浮密實結(jié)構(gòu)。造成此差異的原因可能是拌和站礦料批次不同，且復(fù)合改性瀝青、橡膠改性瀝青含有大量橡膠顆粒填充于框架之間所致。SBS改性瀝青混合料、橡膠改性瀝青混合料離析現(xiàn)象較復(fù)合改性瀝青明顯，復(fù)合改性瀝青整體呈現(xiàn)效果更好。

取拌和站現(xiàn)場混合料進(jìn)行馬歇爾試件成型并測試其性能，進(jìn)一步對比三種瀝青混合料馬歇爾試件、現(xiàn)場芯樣檢測結(jié)果，見表2。

表2 瀝青混合料檢測結(jié)果

由表2可知，馬歇爾試件檢測結(jié)果顯示三種改性瀝青混合料的毛體積密度與最大理論密度基本相同，SBS改性瀝青混合料略大于復(fù)合改性瀝青混合料與橡膠改性瀝青混合料；復(fù)合改性瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料穩(wěn)定度均顯著高于橡膠改性瀝青混合；其中以復(fù)合改性瀝青混合料的穩(wěn)定度最好，可達(dá)12.18 kN，具有良好的力學(xué)性能。

現(xiàn)場芯樣檢測結(jié)果顯示三種改性瀝青混合料的毛體積密度與理論最大密度同樣相差較小，施工壓實度也基本相同，施工時均能達(dá)到良好的壓實效果。

4 結(jié)語

1)SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青軟化點、低溫延度均顯著高于其余兩者，具備優(yōu)異高低溫性能。且復(fù)合改性瀝青粘度雖高于SBS改性瀝青但顯著低于橡膠瀝青，施工時更為便利。

2)SBS瀝青混合料攤鋪、碾壓所需溫度最低，為170 ℃左右；其次為復(fù)合改性瀝青，為180 ℃左右；橡膠改性瀝青所需施工溫度最高，為185 ℃左右。

3)SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料路面均具備良好的抗?jié)B水性能與抗滑能力，對比三種改性瀝青路表可知，復(fù)合改性瀝青試驗段路面整體效果最好，無泛油現(xiàn)象。

4)檢測結(jié)果表明，三種改性瀝青混合料施工均能達(dá)到良好的壓實效果，其中SBS/膠粉復(fù)合改性瀝青混合料馬歇爾試件力學(xué)性能最高，其次為SBS改性瀝青混合料，橡膠瀝青混合料最低。