SBS改性沥青配合比和施工技术论文上课讲义.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。SBS改性沥青配合比和施工技术论文-SBS改性沥青配合比和施工技术李大伟【摘要】现代公路和道路发生许多变化,交通流量和行驶频度急剧增加,货运车的轴重不断增加,要求进一步提高路面的抗流动性,提高柔性和弹性,提高耐磨耗能力和延长使用寿命。对石油沥青改性,使其适应上述苛刻的使用要求,引起了人们的重视。聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。它通过把聚合物掺入道路沥青中而改善使用性能,能显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性,SBS沥青作为一种改性沥青胶结料,早在20世纪90年代
2、就已出现,由于SBS是一种热塑性橡胶共聚物,使用量大,费用较高,由于受经济条件限制,所以在国内一直没有大面积推广。本文我们将主要讨论SBS改性沥青配合比以及施工技术方面的问题。【关键词】:SBS沥青混合料配合比设计技术要求施工质量控制SBSmodifiedasphaltmixtureratioandconstructiontechnologyLiDaweiModernroadsandroadhappenmanychanges,thetrafficflowanddrivingfrequencyincreasesharply,freightcarofaxleloadincreasing,asked
3、forfurtherimprovetheresistanceofliquidity,improvetheflexibilityandelasticity,improveabrasionresistanceabilityandprolongservicelife.Asphaltmodificationforoil,makingithardtoadapttotheuseoftheaboverequirements,causedthepeoplesattention.Polymermodifiedasphaltisahightechnologynewhighqualityroadmaterials.
4、Itthroughthepolymermixedwithroadasphaltandimproveserviceperformance,cansignificantlyextendlife,reducenoise,increasecomfortandsafety,SBSasphalt,asakindofmodifiedasphaltcementingmaterial,intheearly1990salreadyappeared,becausetheSBSisakindofthermoplastic.inChinahasnotwidespread.Inthispaper,wemainlydisc
5、ussSBSmodifiedasphaltconstructiontechnical.keywords:SBSasphaltmixingratioofdesigntechnicalrequirementsconstructionqualitycontrol-目录第一章发展概况11.1SBS改性沥青简介11.2SBS改性沥青机理11.3SBS改性沥青的特性21.4SBS改性沥青的生产21.5改性沥青的技术标准2第二章、配合比设计72.1材料选择与准备72.1.1粗集料72.1.2细集料72.1.3填充料72.1.4SBS改性沥青技术要求82.1.5SBS改性沥青试验中应注意的问题92.2沥青混合
6、料配合比设计92.2.1级配92.2.2粉胶比102.2.3马歇尔试验混合料技术指标102.2.4试验注意事项102.2.5确定最佳沥青用量(或油石比)11第三章、SBS沥青混合料的施工153.1运输的技术要求153.2沥青拌合场储存的技术要求153.3泵送的技术要求153.4拌合、运输的技术要求163.5摊铺的技术要求163.6碾压与成型的技术要求173.7SBS沥青混合料的质量控制193.7.1摆式摩擦系数测定193.7.2路面渗水性测定20第四章、总结22参考文献23致谢23第一章发展概况1.1SBS改性沥青简介SBS改性沥青是在原有基质沥青(AH-70)的基础上,掺加2.5%、3.0%
7、、4.0的SBS改性剂,改性后的沥青,与原沥青相比,其高温粘度增大,软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。在SBS改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验,生产后对其技术指标进行了现场实验,实验结果表明,外掺3.0%SBS的改性沥青,软化点、针入度等指标均满足改性沥青规范要求,可用SBS改性沥青做沥青混合料的配合比设计。1.2SBS改性沥青机理沥青的化学组成结构与沥青胶体结构、物理性能、流变性能的关系相当复杂,沥青改性是通过改善沥青体系的内部结构实现对沥青物理性能的改善的。沥青与聚合物混合形成相容体系,改善了沥青的使用性能。根据沥青的改性原理,不论是聚
8、合物吸附了沥青中的油分溶胀后分布在沥青中,还是聚合物吸附了沥青中的油分溶胀后形成连续相,沥青重组分分布在聚合物相中,都是因为聚合物的存在改善了沥青的高、低温性能,并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性,因此,聚合物吸附沥青中的油分形成连续的网状结构,是最大限度发挥聚合物改性作用的关键。沥青经SBS改性后,没有改变自身及沥青分子的化学结构单元,改性过程以物理改性为;SBS易吸收沥青中的饱和分发生溶胀,溶胀后的SBS极性更接近胶质;SBS与沥青组挤的部分相容性改变了沥青组分分布,从而影响沥青的相态转变;沥青组分对聚合物粒子的充分溶胀和聚合物粒子对沥青组分的良好吸附是对沥青进行聚合物改性、提高沥青性
9、能的基础,沥青组分对聚合物粒子的溶胀和聚合物粒子对沥青组分的吸附是一个动态的过程,这种动态过程会对聚合物改性沥青的空间三维网状结构产生很大的影响,进而影响其性能。1.3SBS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1.4SBS
10、改性沥青的生产一般来说,沥青的SBS改性需要经过溶胀、剪切、发育三个过程。对于SBS改性沥青体系来说,溶胀与相容存在密切关系,溶胀大小直接影响了相容性的好坏,如果SBS在沥青中无限溶胀,则体系变成完全相容。溶胀行为与改性沥青生产、加工工艺和高温贮存稳定性等有密切的关系。随着温度升高,溶胀速度明显加快,在高于SBS的PS玻璃化转变的熔融加工温度溶胀明显。剪切是整个改性过程中中关键的一步,往往剪切的效果会影响最终的结果。胶体磨是改性沥青设备的核心,它处于高温、高速运转的环境下,胶体磨的外层为夹套结构,设有循环保温系统,同时起减震和降低噪音的作用,胶体磨内部为带有一定数量齿槽的环状动盘和环状定盘磨刀
11、,间隙可以调整,物料粒度的均匀性和胶溶效果由齿槽的深度、宽度及磨刀的数量、形成结构的特定工作区域来决定。改性沥青的生产最后都要经过发育的过程,研磨后,沥青进入成品罐或者发育罐,温度控制在170-190,在搅拌器的作用下进行一定时间的发育过程。在这个过程中往往加入某种改性沥青稳定剂来提高改性沥青的储存稳定性。1.5改性沥青的技术标准公路沥青路面施工技术规范中聚合物改性沥青的技术要求如下表,改标准根据聚合物类型的不同分为三类,将每一类型的聚合物改性沥青又分为几个等级,每一个等级适用于不同的气候条件。表1-1聚合物改性沥青技术要求指标单位SBS类(I类)SBR类(II类)EVA、PE类(III类)试
12、验方法1I-AI-BI-CI-DII-AII-BII-CIII-AIII-BIII-CIII-D针入度25,100g,5sdmm10080-10060-8030-6010080-10060-808060-8040-6030-40T0604针入度指数PI不小于-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4T0604延度5,5cm/min不小于cm50403020605040T0605软化点TR&B不小于4550556045485048525660T0606运动粘度1135,不大于Pas3T0625T0619闪点不小于230230230T0611溶解度不小于99
13、99T0607弹性恢复25不小于55606575T0662粘韧性不小于Nm5T0624韧性不小于Nm2.5T0624贮存稳定性2离析,48h软化点差,不大于2.5无改性剂明显析出、凝聚T0661TFOT(或RTFOT)后残留物质量变化不大于1.0T0610或T0609针入度比25不小于5055606550556050555860T0604延度5不小于cm30252015302010T0605注:1表中135运动粘度可采用公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)中的“沥青布氏旋转粘度试验方法(布洛克菲尔德粘度计法)”进行测定。若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下
14、易于泵送和拌和,或经证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量,容易施工,可不要求测定。针入度试验仪操作规程(1)验前分别检查温度设定和时间设定应符合实验技术要求。(2)把针杆向上推起,使针入度窗口显示值在-0001-2之间。(3)打开对针照明灯,检查温度传感器是否插入在水中。(4)旋转针杆释放器上的旋钮,调节高度,使针尖与试样大约接触,然后用手轻轻按释放器上的按钮,用手移动针杆使针尖与试样轻触对针完毕。(5)先按“复位”键,再按下“启动”键,仪器自动校零点值,电脑显示针时间,针杆被释放,标准针自由地针入试样中,当达到预置实验时间释放被自动停止,针杆不再下落,此时针入度窗口显示的数据即为
15、该试样针入度值,再次实验,同上操作。(6)同一试样平行实验至少三次,每次针入点之间与盛样皿边缘的距离不少于10mm。(7).每次实验一根干净标准针,为防止标准针拨出后拢动试样表面,可将针留在试样中,但应拨向盛样皿边缘,以防影响实验。低温调速沥青延度仪操作规程(1)水浴中加入适量水(水深高于试验模定位柱上端面10cm;以上,水量不少于10L)。(2)接通电源,开搅拌,仔细观察水浴中水,应有微量流动。(3)用手将滑板移至固定板处顶,检查指针是否对零,如有误应调正,同时用试验八字模试装,应能轻松装入三付。(4)开动延伸从头至尾走一遍。加热开关打开(此前应在控温仪表上设置所试温度值,注意设定温度应高于
16、室温5以上),到达温度后,恒温60分钟,用温度计(以水银温度计最佳)。在水浴的两端及中间部位,取五点的同深度变化小于0。(5)将控温仪温度设置在低于室温但高于2。仪器开始降温,到达设定温度后,加热制冷彼此交叉工作,使水浴尽快进入恒温,经5-6次交叉后,关加热开关。图1-1沥青延度试验数显全自动沥青软化点仪操作规程(1)将装有试样的试样环连同试样底版至于装有55水的恒温水槽中至少15分钟,同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。(2)烧杯内注入新煮沸并冷却至5的蒸馏水,水面略低于立杆上的深度标记。(3)从恒温槽中取出盛有试样环放置在支架层板的圆孔中,套上定位环,然后将整个环架放入烧杯
17、中,调整水面至深度标记,并保持水温505。注意:环架任何部分不得附有气泡,接通电源。(4)将钢球放在定位环中间的试样中央,按下电器控制箱上“启动”按钮,电热管开始工作,使杯中水温在3分钟内调节至维持505/cm的速度升高。(5)试样受热软化逐渐下坠,至与下层底版表面接触时,按下电器控制箱上“停止”按钮,这时仪器将自动加热,读取并记录显示的时间温度。第二章、配合比设计为了使设计的混合料能够达到实施效果,需要从材料要求、施工工艺、质量控制标准和质量控制方法等诸多方面提出以下要求,希望能够引起注意。2.1材料选择与准备2.1.1粗集料用于改性沥青混合料面层的粗集料,宜采用碎石或碎砾石,其粒径规格和质
18、量要求均应符合公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94)的规定1.粗集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质,且具有一定硬度和强度。2.粗集料应具有良好的颗粒形状,破碎砾石用于高速公路、一级公路时,应采用大砾石破碎,并至少应有两个以上的破碎面。3、对于抗滑表层粗集料应选择硬质岩(中性或基性火成岩)。由于硬质岩石与沥青的粘接力存在着较大差异,粗集料与沥青的粘附性应不小于4级。对于35mm石屑部分由于含量较低,并且该部分对沥青混合料形成嵌接结构有一定的作用,建议用硬质岩石屑(玄武岩)。2.1.2细集料细集料包括人工砂、天然砂。沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料,细集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂
19、质,有适当的颗粒组成,并与改性沥青有良好的粘附性,天然砂由于质量变化大(大部分为中粗砂),形状较圆滑,与沥青的粘附性差,对沥青混合料影响较大。2.1.3填充料用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥,其质量应符合公路沥青路面技术规范规定的技术要求。1、改性沥青混合料填充料宜采用强基性岩石(石灰岩、岩浆岩)等增水性石料经磨细得到的矿粉,矿粉要求干燥、洁净,不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉。2、采用水泥、消石灰粉做填料时,其用量不宜超过矿料总量的2%。3、对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉,当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时,经过试验可以部分的使用,回收粉用量每盘不能超过矿
20、粉总量的四分之一。2.1.4SBS改性沥青技术要求技术指标SBS改性沥青针入度25,100g,5s(0.1mm)最小60针入度指数PI最小10.2延度5,5cm/min(cm)最小30软化点,TR&B()最小55含蜡量(蒸馏法)()最大3运动粘度135(Pa.s)最大23闪点()最小230溶解度(%)最小99离析,软化点差()最大32.5弹性恢复25(%)最小65旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)后残留物4质量损失(%)最大1.0针入度比25()最小60延度5(cm)最小20注:1针入度指标PI由15、25、30等三个以上不同温度的针入度,按式1Gp=AT+K进行线行回归,再计算获得参数A后由下式
21、求得,直线回归的相关系数R不得低于0.997。2表中135运动粘度可采用公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-93)中的“沥青粘度测定法(勃洛克菲尔德粘度计法)进行测定。若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和,或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量,容易施工,可不要求测定。有条件时应测定改性沥青在60时的动力粘度,用毛细管法测定。3改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断的搅拌或泵送循环时,对离析试验指标可不作要求。4老化试验应采用旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)方法为准;允许采用薄膜加热试验(TFOT)代替,但必须在报告中注明,且
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