高速公路SBS改性瀝青混凝土路面施工技術研究

摘要：為提高高速公路水穩定度性能和高溫穩定性能，采用SBS改性瀝青混凝土進行路面施工。采用不同線型改性劑制備SBS改性瀝青，并檢測其三大指標，結果表明最佳摻量為6%。在試驗路段采用不同油石比制備混合料，通過試驗檢測瀝青路面性能。研究結果表明，SBS改性瀝青混凝土路面可以提高水穩定度性能和高溫穩定性能，最佳油石比為4.5%。

關鍵詞：SBS改性瀝青;公路工程;油石比;改性劑

1" "工程概況

某高速公路全線長120.5km，雙向四車道，設計車速100km/h，起點樁號為K300+000，終點樁號為K400+500，路基寬36m，路基平均填高4m，最大填高6m，最小填高3.2m。當地降雨量較大，交通量較大，日照時間長，為保證項目工程施工質量滿足規范要求，面層采用SBS改性瀝青混凝土進行攤鋪。根據施工規范要求，對高速公路各結構層采取的設計方案如表1所示。

2" "施工工藝

2.1" "原材料性能及配合比

2.1.1" "瀝青

本文試驗路段SBS改性瀝青混凝土施工使用普通基質瀝青作為原材料，并對瀝青各項性能指標進行試驗檢測，檢測結果均符合施工要求。瀝青性能指標檢測結果如表2所示。

2.1.2" "改性劑

SBS改性劑可以有效增強基質瀝青耐久性能和高溫穩定性，故本文采用某公司生產的線型SBS改性劑，并在實驗室內對其基本性能指標進行檢測，檢測結果如表3所示。

2.1.3" "集料

本文所用的粗集料為工廠加工過的碎石，細集料就地取材，理化性能檢測如下表4、表5所示。

2.1.4" "配合比設計

本文集料級配依照骨架密密實級配理論，級配設計如圖1所示。

2.2" "制備SBS改性瀝青混凝土

本文制備5組不同SBS改性瀝青，A組改性劑摻量為2%，B組改性劑摻量為4%，C組改性劑摻量為6 %，D組改性劑摻量為8%，E組為無改性劑摻加的普通基質瀝青。剪切瀝青溫度控制在165℃，剪切機轉速控制在6000r/min，剪切時間控制在70min。瀝青剪切完成后放在恒溫恒濕干燥箱內，溫度控制在170℃，放置時間為50min，并檢測改性瀝青三大指標進行檢測[2]，檢測結果如表6所示。

改性劑摻量與三大指標關系如圖2所示。由圖2可知，改性劑摻量從0%增加到8%，改性瀝青針入度從78.2mm減小到41.6mm，針入度減小率高達46.8%。對改性劑摻量與SBS改性瀝青針入度進行線性分析：針入度隨著改性劑摻量增加而逐漸減少，瀝青硬度得到改善;SBS改性瀝青試樣從A組到E組，改性劑摻量從0%增加到8%，改性瀝青軟化點從45.2℃增加到65.1℃，軟化點增加率為30.6%。對改性劑摻量與SBS改性瀝青軟化點進行線性分析，瀝青軟化點隨改性劑摻量增加而逐漸增加，瀝青高溫穩定性能得到改善。

改性劑摻量從0%增加到4%，瀝青延度從11.2cm增加到35.1cm，瀝青延度隨著改性劑摻量增加而增加。改性劑摻量從4%增加到8%，瀝青延度從35.1cm減小到24.3cm，瀝青延度隨著改性劑摻量增加而減小，但延度都優于未摻加改性劑的瀝青。結合瀝青三大指標性能，從經濟性出發，線型SBS改性劑最佳摻量為6%。

對集料性能進行檢測，檢測結果符合要求后，按照本文設計級配1，選擇SBS線型改性劑摻量為6%，采用油石比為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%進行制備改性瀝青混合料。

2.3" "拌和

制備SBS改性瀝青混合料流程如下：將瀝青存放裝置溫度提升至170℃以上，再按照要求在反應裝置內放入一定配比的SBS改性劑。調節裝置內溫度為165℃，且確保裝置內溫度變化不得超過5℃。加熱集料，保證集料溫度在185℃。將集料與改性瀝青放入拌和裝置中，將拌和溫度嚴格控制在165～175℃，否則溫度過低會導致SBS改性瀝青混合料壓實度不夠。控制拌和時間不得低于70min，控制混合料出來溫度在160～170℃。

2.4" 攤 鋪與碾壓

選用某公路K350+000～K350+400道路右側作為試驗路段，檢測不同油石比對SBS改性瀝青混凝土路面性能的影響。將400m試驗路段平均分成4段，每段長100m。油石比3.5%制備的改性瀝青混合料攤鋪試驗段路A，油石比4.0%制備的改性瀝青混合料攤鋪試驗段路B，油石比4.5%制備的改性瀝青混合料攤鋪試驗段路C，油石比5.0%制備的改性瀝青混合料攤鋪試驗段路D。

攤鋪作業前應將攤鋪機預熱到110℃，混合料溫度不得低于120℃。采用機器進行攤鋪，相鄰攤鋪層之間搭接寬度應控制在30～40cm，攤鋪機應勻速行駛，速度在3～4km/h范圍內[3]。

碾壓成型規則為“先輕壓，后重壓、先慢壓，后快壓、先壓兩邊，后壓中間”，壓實遍數在8次以上，14次以下為佳。使用22t雙鋼輪振動壓路機進行碾壓作業，速度在1～2km/h為佳。壓實作業路面長度不宜過長，一次壓實控制在50m內，保證集料不被碾壓破碎[4]。

4" "路用性能檢測

4.1" "高溫穩定性能

為研究不同油石比對SBS改性瀝青混凝土路面高溫穩定性能的影響，本文采用不同油石比對試驗路段進行攤鋪。施工完成后，在實驗室內控制試驗溫度為55℃，輪碾壓力為0.8MPa，分別在70min和50min時得到的車轍深度，按照計算公式計算得到動穩定度，計算公式如下所示。

DS=" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

式中：

t2、t1——時間，分別為70min、50min;

d1、d2——分別為、時刻的車轍深度;

C1、C2——系數;

N——輪碾速度。

試驗路段動穩定度檢測結果如表7，油石比與試驗路段動穩定度關系如圖3所示。由圖3可知，試驗路段動穩定度隨油石比增加先增加后減小，試驗路段A動穩定度為6698次/mm，試驗路段B動穩定度為7842次/mm，動穩定度增加率為17.1%;試驗路段C動穩定度為8946次/mm，動穩定度增加率為14.1%，此時動穩定度隨著油石比的增加而減小，試驗路段D動穩定度為8458次/mm，動穩定度小于試驗路段C但優于試驗路段A和B，因此從經濟性和工程質量出發，油石比為4.5%時，試驗路段高溫穩定度性能最好。

4.2" "水穩定性能

為研究不同油石比對SBS改性瀝青混凝土路面高溫穩定性能的影響，本文采用油石比3.5%、4.0%、4.5%、5.0%攤鋪試驗路段，在實驗室內采用0.04MPa/s的速度均勻施加荷載，記錄數據時，準確至0.01kN，并按照計算公式計算劈裂抗拉強度比，計算公式如下：

TSR=" " " "×100" " " " " " " " " " " " " （2）

式中：

TSR——劈裂抗拉強度比，%;

ST1——凍融循環后試件劈裂抗拉強度值，MPa;

ST2——未凍融循環后試件劈裂抗拉強度值，MPa。

試驗路段劈裂抗拉強度比檢測結果如表8所示。油石比與試驗路段劈裂抗拉強度比關系如圖4所示。由圖4可知，試驗路段劈裂抗拉強度比隨油石比增加先增加后減小，試驗路段A劈裂抗拉強度比為94.5%，試驗路段B劈裂抗拉強度比為95.9%，劈裂抗拉強度比增加率為1.9%。試驗路段C劈裂抗拉強度比為97.3%，劈裂抗拉強度比增加率為1.6%，此時劈裂抗拉強度比隨著油石比的增加而減小。試驗路段D劈裂抗拉強度比為96.4%，劈裂抗拉強度比小于試驗路段C，但優于試驗路段A和B。結合SBS改性瀝青路面高溫穩定性能和水穩定性能，確定油石比為4.5%時，試驗路段路用性能最好[5]。

5" "結語

本文依托實際工程，選擇改性劑摻量為0%、2%、4%、6%、8%制備SBS改性瀝青，并對其三大指標進行檢測，在試驗路段采用不同改性瀝青混合料進行試驗路段攤鋪，并對其高溫穩定性能和水穩定性能試驗檢測分析， 確定SBS改性瀝青混凝土最佳改性劑摻量為6%，最佳油石比為4.5%。

參考文獻

[1] 王瑞濤. 高速公路工程項目SBS改性瀝青混凝土路面施工技術分析[J].黑龍江交通科技， 2021，44（7）：73-74.

[2] 李忠誠. 省道210線一級公路SBS改性瀝青混凝土面層施工技術研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學， 2018.

[3] 勞家榮. 長隧道阻燃SBS改性瀝青混凝土性能分析與施工[D].西安：長安大學， 2017.

[4] 熊漢江. SBS改性瀝青混凝土感應加熱自修復技術研究[D].重慶：重慶交通大學， 2016.

[5] 侯蕓，董元帥，李志豪，等.植物油再生SBS改性瀝青混合料路用性能研究[J].重慶：重慶交通大學學報（自然科學版），2021，40（8）：120-125.