SBS改性沥青在高速公路路面工程中的应用.pdf

SBS 改性沥青在高速公路路面工程中的应用 SBS 改性沥青凭借着诸多优势，在公路工程中得到了广泛应用，并且收到了良好的社会与经济效益。本文结合工程实例，介绍了 SBS 改性沥青在路面工程中的应用，并对 SBS 改性沥青的特性、配合比设计及施工工艺进行了论述，为SBS 改性沥青在高速公路路面工程中的应用提供借鉴。标签：路面工程；SBS 改性沥青；配合比设计；控制要点 SBS 改性沥青，是一种掺加热塑性橡胶弹性体而成的改性沥青品种，它在路面工程中的应用，显著提高了路面的使用性能，延长了路面使用寿命，大大降低了养护费用，收到了良好的社会与经济效益。它具有很好的耐高温、抗低温能力、较好的抗车辙能力、改善了沥青的水稳定性、提高了路面的抗滑能力、增强了路面的承载能力、减少了沥青的老化等。因此，它在高速公路上的广泛应用，已成为不可逆转的趋势。本文结合工程实例，就 SBS 改性沥青在路面工程中的应用进行相关介绍。1 SBS 改性沥青路面的特点 改性沥青是指掺加改性或采取对沥青轻度氧化等加工措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改变而制成的沥青结合料。1.1 SBS 改性沥青的特性 （1）温差较大的地区有很好的耐高温、抗低温能力。（2）有较好的抗车辙能力，其弹性和韧性好。（3）提高了路面的抗疲劳能力，特别是在大流量、超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形。（4）粘结能力特别强，能明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性。（5）提高了路面的抗滑能力。（6）增强了路面的承载能力。（7）减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象。（8）减少因车辆渗漏柴油、机油和汽油而造成的破坏。1.2 SMA 改性沥青路面的特性 SMA 改性沥青路面是一种新型的路面结构，SMA 沥青玛蹄脂碎石混合料是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。SMA 属于骨架密实型结构，具有非常好高温抗车辙，低温抗裂和水稳定性；粘度高，抗滑性能好，耐老化性能及耐久性都很好。（1）造价高，施工质量要求较高。（2）改性剂必须完全分散在沥青中，才能充分发挥其效能。（3）SMA 混合料具有三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少的特点，容易产生离析。（4）只有在高温状态下碾压才能达到密实效果，且不产生离析。（5）改性沥青及 SMA 混合料冷却后非常坚硬，强度高。2 沥青配合比原材料的组成 2.1 SBS 改性沥青 某高速公路上面层采用 70#A 级道路石油沥青为原料，的 SBS 改性剂，通过剪切、搅拌等方法使 SBS 均匀地分散于沥青中，形成 SBS 共混材料，利用 SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。2.2 集料 高速公路上面层 9.516mm 粗集料采用辉绿岩及不大于 9.5mm 集料应满足一定强度和硬度和良好的颗粒形状、表面粗糙，形状接近立方体，洁净、干燥、无风化、无杂质.质量技术要求符合沥青混合料用粗集料质量技术要求。细集料：细集料符合公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）中相关要求。2.3 矿粉 矿粉采用石灰岩等憎水性石料磨细而成，应干燥、洁净，不得含有泥土等杂质，高速公路上面层采用酸性的辉绿岩，通过 0.075mm 含量不低于 75%，但也不得超过 95%。质量符合公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）的有关规定。2.4 外掺剂 SBS 改性剂，采用某公司生产的 4303 星型改性劑。沥青抗剥落材料：沥青抗剥落剂和消石灰粉。2.5 聚酯纤维 聚酯纤维沥青混凝土有着良好的道路使用性能，可以改善沥青混凝土路面的使用品质，延长路面的使用寿命、提高社会经济效益。（1）加强作用。纤维在沥青混合料中形成三维网筋。在低温情况下，有一定程度的抗开裂作用。（2）稳定作用。纤维能稳定沥青膜。在高温时，纤维内部空间吸持了部分受热膨胀的沥青，不致成为自由沥青，从而防止泛油，提高了高温稳定性。（3）吸附作用。纤维能增加沥青与矿粉的粘附性，大大提高沥青玛蹄脂的粘度，加强集料间的粘结能力，起到增强沥青混合料的作用。（4）分散作用。纤维稳定剂具有良好的分散性，它能使沥青、矿粉等组份在混合料中均匀分散。防止形成胶团状物质而导致的路面油斑。（5）增稠作用。纤维稳定剂在沥青混合料中通过纤维表面对沥青的吸附作用，吸持住更多的沥青。使得集料表面形成更厚的沥青结构膜，提高混合料的耐久性。在生产、运输和摊铺的过程中由于自身重力的原因，沥青会流淌到混合料底部。拌和过程中加入纤维稳定剂后，纤维以其特有的三维网状结构牢固地将沥青吸持住，防止沥青的滴漏和离析。并且纤维具有极强的加劲特性，能大大增强沥青砂浆。从而极大地提高了沥青混合料的高、低温稳定性。3 配合比设计 配合比设计试验均以马歇尔试验方法为主。在配合比设计过程中要严格控制好试验温度。改性沥青混合料的配合比设计，应遵循公路沥青路面施工技术规范中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比、生产配合比验证、施工级配范围及配合比的确定 4 个阶段，确定矿料级配及最佳改性沥青用量作为大面积施工的配合比。4 木质素纤维在 SMA 路面中的作用 （1）木质素纤维是 SMA 中首选的纤维稳定剂，特点是比表面积高，具有更好的结合性，在 SMA 路面中可起到抗裂作用，在 SMA 混合料中纤维与纤维间搭成三维立体结构，可起到增强作用，在凝固或干燥过程中的机械能被纤维筋减弱，有效地减少路面低温开裂。（2）木质素纤维具有良好的分散性，加入适量的纤维后可使胶团分散，杜绝路面油斑；木质素纤维具有良好的液体强制吸附力，木质素纤维可吸收自身质量 12 倍的液体，并用其结构吸附 26 倍的液体，（吸油率可达自身质量的 5 倍以上）。（3）木质素纤维具有良好的稳定作用可使沥青处于比较稳定的状态，尤其 是炎热的夏季，纤维内部的空隙起到缓冲作用，不致在高温下成为自由沥青而泛油。作为一种极为坚固和高耐久性的路面对于各种特殊的交通情况和气候条件都具有极好的适应性。5 中面层 高速公路中面层 AC-20 掺加聚酯纤维的施工级配参照普通中面层 AC-20 的级配曲线进行调整，在配合比设计及施工过程中，施工单位、驻地办、总监办中心试验室和咨询单位四方共同协商沟通，对配合比进行优化调整，并选定符合本高速公路的气候特点和路用性能的配合比例。沥青中面层掺加了 32聚酯纤维。表 1 中面层 AC-20 聚酯纤维性能试验段数据 由以上检测结果可以看出，LM3 标的聚酯纤维符合技术指标的要求，满足施工需要。沥青拌和站 LINTEC-4000 具有二次除尘设备间歇式拌和机拌和，最大产量为 240t/h。拌和采用干拌和湿拌（加沥青）二步进行，每锅生产周期为 6070s，其中干拌 15s，在开始下骨料的同时人工投放聚酯纤维，根据每锅产量 4t 计算，应投放 12kg（4 袋，每袋 3kg）聚酯纤维；湿拌时间为 40s（沥青投放完开始计时），抗剥落剂的掺量为沥青用量的 4%0。从料车上取样进行马歇尔试验和沥青抽提试验，以检验沥青混合料的油石比、密度、空隙率、流值等各项技术指标，并再次对生产配合比的马歇尔水稳定性、动稳定度进行验证。表 2 试验段马歇尔试验指标 粉膠比：1.03，油膜厚度：9.1um。由上图试验检测数据可见，榆绥高速沥青中面层掺加聚酯纤维后各项指标均符合规范要求，且规范值高于国家标准，从而使施工质量得到了保证。6 SMA-13改性沥青上面层 SMA-13改性沥青上面层（掺加木质纤维）试验结果（见表3）。表 3 沥青混合料配合比 由沥青上面层SMA-13试验段数据可知空隙率小，饱和度高，稳定度高，流值小，动稳定度高，性能比普通路面要好很多。SMA 沥青上面层与普通路面相比，还需做谢伦堡析漏试验机肯塔堡飞散试验。用以检验沥青与集料的粘结性及模拟通车后在交通荷载作用下，沥青混合料脱落而散失的程度和浸水飞散的稳定性。7 沥青混合料的摊铺及碾压控制要点 （1）采用摊铺机全幅内双机或三机联铺的铺筑方式。摊铺的温度：改性沥青混合料不低于 160，随气温、风速、下封层表面温度、厚度等因素，可适当增减 510。在摊铺过程中必须做到“宁可料车等摊铺，不能摊铺等料车”。表 4 改性沥青混合料路面的摊铺碾压温度范围 碾压应遵循“紧跟、慢压、高频（率）、低振（幅）”的八字方针。表 5 压路机碾压速度/kmh-1 8 结语 总之，SBS 改性沥青混凝土路面高温稳定性、水稳定性和耐久性好，施工工艺要求较高，可避免早期损坏、减少维修养护费用，且能延长使用寿命。在施工时只要严格按照施工工艺进行施工，合理组织管理，精心地作好施工准备，就一定能保证沥青混凝土路面面层的质量。参考文献 1张向伟.SBS 改性沥青混合料路面施工质量控制J.科技信息，2011 年 11期 2钟茂林.SBS 改性沥青配合比设计及施工技术的应用J.广东建材，2009年 08 期