SBS改性瀝青在高速公路路面工程中的應(yīng)用

由相波

摘 要：SBS改性瀝青憑借著諸多優(yōu)勢，在公路工程中得到了廣泛應(yīng)用，并且收到了良好的社會與經(jīng)濟效益。本文結(jié)合工程實例，介紹了SBS改性瀝青在路面工程中的應(yīng)用，并對SBS改性瀝青的特性、配合比設(shè)計及施工工藝進(jìn)行了論述，為SBS改性瀝青在高速公路路面工程中的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：路面工程；SBS改性瀝青；配合比設(shè)計；控制要點

SBS改性瀝青，是一種摻加熱塑性橡膠彈性體而成的改性瀝青品種，它在路面工程中的應(yīng)用，顯著提高了路面的使用性能，延長了路面使用壽命，大大降低了養(yǎng)護(hù)費用，收到了良好的社會與經(jīng)濟效益。它具有很好的耐高溫、抗低溫能力、較好的抗車轍能力、改善了瀝青的水穩(wěn)定性、提高了路面的抗滑能力、增強了路面的承載能力、減少了瀝青的老化等。因此，它在高速公路上的廣泛應(yīng)用，已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。本文結(jié)合工程實例，就SBS改性瀝青在路面工程中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)介紹。

1 SBS改性瀝青路面的特點

改性瀝青是指摻加改性或采取對瀝青輕度氧化等加工措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改變而制成的瀝青結(jié)合料。

1.1 SBS改性瀝青的特性

（1）溫差較大的地區(qū)有很好的耐高溫、抗低溫能力。

（2）有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好。

（3）提高了路面的抗疲勞能力，特別是在大流量、超載嚴(yán)重的公路上具有良好的應(yīng)變能力，可減少路面的永久變形。

（4）粘結(jié)能力特別強，能明顯改善路面遇水后的抗拉能力，并極大地改善了瀝青的水穩(wěn)定性。

（5）提高了路面的抗滑能力。

（6）增強了路面的承載能力。

（7）減少路面因紫外線輻射而導(dǎo)致的瀝青老化現(xiàn)象。

（8）減少因車輛滲漏柴油、機油和汽油而造成的破壞。

1.2 SMA改性瀝青路面的特性

SMA改性瀝青路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料填充間斷級配的粗骨料骨架間隙而組成的瀝青混合料。SMA屬于骨架密實型結(jié)構(gòu)，具有非常好高溫抗車轍，低溫抗裂和水穩(wěn)定性；粘度高，抗滑性能好，耐老化性能及耐久性都很好。

（1）造價高，施工質(zhì)量要求較高。

（2）改性劑必須完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能。

（3）SMA混合料具有三多一少：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少的特點，容易產(chǎn)生離析。

（4）只有在高溫狀態(tài)下碾壓才能達(dá)到密實效果，且不產(chǎn)生離析。

（5）改性瀝青及SMA混合料冷卻后非常堅硬，強度高。

2瀝青配合比原材料的組成

2.1 SBS改性瀝青

某高速公路上面層采用70#A級道路石油瀝青為原料，的SBS改性劑，通過剪切、攪拌等方法使SBS均勻地分散于瀝青中，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能對瀝青做改性處理。

2.2集料

高速公路上面層9.5～16mm粗集料采用輝綠巖及不大于9.5mm集料應(yīng)滿足一定強度和硬度和良好的顆粒形狀、表面粗糙，形狀接近立方體，潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì).質(zhì)量技術(shù)要求符合瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求。細(xì)集料：細(xì)集料符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）中相關(guān)要求。

2.3礦粉

礦粉采用石灰?guī)r等憎水性石料磨細(xì)而成，應(yīng)干燥、潔凈，不得含有泥土等雜質(zhì)，高速公路上面層采用酸性的輝綠巖，通過0.075mm含量不低于75%，但也不得超過95%。質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的有關(guān)規(guī)定。

2.4外摻劑

SBS改性劑，采用某公司生產(chǎn)的4303星型改性劑。瀝青抗剝落材料：瀝青抗剝落劑和消石灰粉。

2.5聚酯纖維

聚酯纖維瀝青混凝土有著良好的道路使用性能，可以改善瀝青混凝土路面的使用品質(zhì)，延長路面的使用壽命、提高社會經(jīng)濟效益。

（1）加強作用。纖維在瀝青混合料中形成三維網(wǎng)筋。在低溫情況下，有一定程度的抗開裂作用。

（2）穩(wěn)定作用。纖維能穩(wěn)定瀝青膜。在高溫時，纖維內(nèi)部空間吸持了部分受熱膨脹的瀝青，不致成為自由瀝青，從而防止泛油，提高了高溫穩(wěn)定性。

（3）吸附作用。纖維能增加瀝青與礦粉的粘附性，大大提高瀝青瑪蹄脂的粘度，加強集料間的粘結(jié)能力，起到增強瀝青混合料的作用。

（4）分散作用。纖維穩(wěn)定劑具有良好的分散性，它能使瀝青、礦粉等組份在混合料中均勻分散。防止形成膠團狀物質(zhì)而導(dǎo)致的路面油斑。

（5）增稠作用。纖維穩(wěn)定劑在瀝青混合料中通過纖維表面對瀝青的吸附作用，吸持住更多的瀝青。使得集料表面形成更厚的瀝青結(jié)構(gòu)膜，提高混合料的耐久性。在生產(chǎn)、運輸和攤鋪的過程中由于自身重力的原因，瀝青會流淌到混合料底部。拌和過程中加入纖維穩(wěn)定劑后，纖維以其特有的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)牢固地將瀝青吸持住，防止瀝青的滴漏和離析。并且纖維具有極強的加勁特性，能大大增強瀝青砂漿。從而極大地提高了瀝青混合料的高、低溫穩(wěn)定性。

3配合比設(shè)計

配合比設(shè)計試驗均以馬歇爾試驗方法為主。在配合比設(shè)計過程中要嚴(yán)格控制好試驗溫度。改性瀝青混合料的配合比設(shè)計，應(yīng)遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗證、施工級配范圍及配合比的確定4個階段，確定礦料級配及最佳改性瀝青用量作為大面積施工的配合比。

4木質(zhì)素纖維在SMA路面中的作用

（1）木質(zhì)素纖維是SMA中首選的纖維穩(wěn)定劑，特點是比表面積高，具有更好的結(jié)合性，在SMA路面中可起到抗裂作用，在SMA混合料中纖維與纖維間搭成三維立體結(jié)構(gòu)，可起到增強作用，在凝固或干燥過程中的機械能被纖維筋減弱，有效地減少路面低溫開裂。

（2）木質(zhì)素纖維具有良好的分散性，加入適量的纖維后可使膠團分散，杜絕路面油斑；木質(zhì)素纖維具有良好的液體強制吸附力，木質(zhì)素纖維可吸收自身質(zhì)量1～2倍的液體，并用其結(jié)構(gòu)吸附2～6倍的液體，（吸油率可達(dá)自身質(zhì)量的5倍以上）。

（3）木質(zhì)素纖維具有良好的穩(wěn)定作用可使瀝青處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是炎熱的夏季，纖維內(nèi)部的空隙起到緩沖作用，不致在高溫下成為自由瀝青而泛油。作為一種極為堅固和高耐久性的路面對于各種特殊的交通情況和氣候條件都具有極好的適應(yīng)性。

5中面層

高速公路中面層AC-20摻加聚酯纖維的施工級配參照普通中面層AC-20的級配曲線進(jìn)行調(diào)整，在配合比設(shè)計及施工過程中，施工單位、駐地辦、總監(jiān)辦中心試驗室和咨詢單位四方共同協(xié)商溝通，對配合比進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并選定符合本高速公路的氣候特點和路用性能的配合比例。瀝青中面層摻加了3‰±2‰聚酯纖維。

表1中面層AC-20聚酯纖維性能試驗段數(shù)據(jù)

由以上檢測結(jié)果可以看出，LM3標(biāo)的聚酯纖維符合技術(shù)指標(biāo)的要求，滿足施工需要。

瀝青拌和站LINTEC-4000具有二次除塵設(shè)備間歇式拌和機拌和，最大產(chǎn)量為240t/h。拌和采用干拌和濕拌（加瀝青）二步進(jìn)行，每鍋生產(chǎn)周期為60～70s，其中干拌15s，在開始下骨料的同時人工投放聚酯纖維，根據(jù)每鍋產(chǎn)量4t計算，應(yīng)投放12kg（4袋，每袋3kg）聚酯纖維；濕拌時間為40s（瀝青投放完開始計時），抗剝落劑的摻量為瀝青用量的4%0。從料車上取樣進(jìn)行馬歇爾試驗和瀝青抽提試驗，以檢驗瀝青混合料的油石比、密度、空隙率、流值等各項技術(shù)指標(biāo)，并再次對生產(chǎn)配合比的馬歇爾水穩(wěn)定性、動穩(wěn)定度進(jìn)行驗證。

表2試驗段馬歇爾試驗指標(biāo)

粉膠比：1.03，油膜厚度：9.1um。由上圖試驗檢測數(shù)據(jù)可見，榆綏高速瀝青中面層摻加聚酯纖維后各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求，且規(guī)范值高于國家標(biāo)準(zhǔn)，從而使施工質(zhì)量得到了保證。

6 SMA-13改性瀝青上面層

SMA-13改性瀝青上面層（摻加木質(zhì)纖維）試驗結(jié)果（見表3）。

表3瀝青混合料配合比

由瀝青上面層SMA-13試驗段數(shù)據(jù)可知空隙率小，飽和度高，穩(wěn)定度高，流值小，動穩(wěn)定度高，性能比普通路面要好很多。

SMA瀝青上面層與普通路面相比，還需做謝倫堡析漏試驗機肯塔堡飛散試驗。用以檢驗瀝青與集料的粘結(jié)性及模擬通車后在交通荷載作用下，瀝青混合料脫落而散失的程度和浸水飛散的穩(wěn)定性。

7瀝青混合料的攤鋪及碾壓控制要點

（1）采用攤鋪機全幅內(nèi)雙機或三機聯(lián)鋪的鋪筑方式。攤鋪的溫度：改性瀝青混合料不低于160℃，隨氣溫、風(fēng)速、下封層表面溫度、厚度等因素，可適當(dāng)增減5～10℃。在攤鋪過程中必須做到“寧可料車等攤鋪，不能攤鋪等料車”。

表4改性瀝青混合料路面的攤鋪碾壓溫度范圍

碾壓應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻（率）、低振（幅）”的八字方針。

表5壓路機碾壓速度/km·h-1

8結(jié)語

總之，SBS改性瀝青混凝土路面高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和耐久性好，施工工藝要求較高，可避免早期損壞、減少維修養(yǎng)護(hù)費用，且能延長使用壽命。在施工時只要嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行施工，合理組織管理，精心地作好施工準(zhǔn)備，就一定能保證瀝青混凝土路面面層的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張向偉.SBS改性瀝青混合料路面施工質(zhì)量控制[J].科技信息，2011年11期

[2]鐘茂林.SBS改性瀝青配合比設(shè)計及施工技術(shù)的應(yīng)用[J].廣東建材，2009年08期