公路中SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究

蔡東華

（中鐵十八局國際公司，天津 300202）

引言

在我國已建成的高等級公路中，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面是主要的兩種路面結(jié)構(gòu)形式[1]，其中瀝青混凝土路面以優(yōu)越的使用性能在全世界應(yīng)用最為廣泛，它是一種無接縫連續(xù)式路面，具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和良好的行車承載力，行車舒適且使用壽命較長[2]。但隨著我國公路重載、超載和車流量的迅速增長，普通瀝青混合料已難以勝當(dāng)重任，而采用優(yōu)質(zhì)材料瀝青混凝土改善路用性能的觀念逐漸得到普及和相關(guān)學(xué)者的重視。其中SBS 改性瀝青應(yīng)用最為廣泛。

SBS 改性瀝青混凝土可提高路面高溫性能，顯著延長瀝青路面的使用壽命，適用于高溫氣候和交通荷載較大的高等級公路[3]。本文針對朱拜爾TS8高速公路所在地區(qū)夏季氣候較高、軸載較重等特點，對SBS 改性瀝青的應(yīng)用進(jìn)行了研究，分析SBS改性瀝青原材料配伍性和配合比設(shè)計，并以工程背景詳細(xì)研究沙漠地區(qū)混凝土路面施工工藝，最后通過室內(nèi)試驗對SBS 改性瀝青混凝土高、低溫性能進(jìn)行評價。

1 工程概況

朱拜爾TS8 高速公路位于沙特阿拉伯王國東部省朱拜爾市，地處熱帶沙漠氣候，夏季持續(xù)高溫40℃以上，路線總長16.835 公里，道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道，時速為120km/h。道路所經(jīng)路段主要為貨車、施工用車等大型車輛，道路對瀝青路面高溫性能、行車承載能力要求較高。本文采用SBS 改性瀝青SMA-16 結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計為5cmSMA-16+7cmAC-20+8cmATB-25。

2 工程實踐

2.1 原材料

（1）瀝青。SBS 改性瀝青是決定混凝土性能的重要因素，其應(yīng)用效果與SBS 改性劑和基質(zhì)瀝青有關(guān)。SBS 是一種熱塑性彈性體，分為星型和線型兩種，一般星型SBS 改性效果明顯優(yōu)于線型。同時考慮SBS 與基質(zhì)瀝青的配伍性，本文改性劑采用蘭亭公司星型SBS，基質(zhì)瀝青為90#道路瀝青，SBS 摻量為5%。所得改性瀝青技術(shù)性能試驗結(jié)果如表1 所示。

表1 SBS改性瀝青實驗結(jié)果

（2）粗集料。為提高改性瀝青混凝土路面高溫性能，粗集料的選擇同樣至關(guān)重要?；炷羶?nèi)摩擦角越大，集料之間的嵌擠作用越明顯，混凝土高溫性能越優(yōu)越。因此，混凝土粗集料選擇時應(yīng)具有良好堅韌性、棱角性和壓碎值，表面粗糙且潔凈干燥。本文粗集料選用反擊式破碎機(jī)加工，依據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）對各粒徑碎石進(jìn)行試驗，其試驗結(jié)果如表2 所示。

表2 粗集料技術(shù)性能試驗結(jié)果

（3）細(xì)集料。用于拌制瀝青混凝土的細(xì)集料有天然砂、機(jī)制砂和石屑。本文細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂。細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥，且無其他雜質(zhì)，全部機(jī)制砂均水洗烘干后方可使用。各粒徑技術(shù)性能試驗結(jié)果如表3 所示。

表3 細(xì)集料技術(shù)性能試驗結(jié)果

2.2 配合比設(shè)計

根據(jù) 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（TJT032-94）要求，對改性瀝青混凝土進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比驗證，其所得合成級配如表4 所示。

表4 改性混凝土配合比設(shè)計

2.3 施工技術(shù)

（1）施工準(zhǔn)備。為確保SBS 改性瀝青混凝土改性效果，對沙漠地區(qū)地基施工質(zhì)量的控制是一項重要工序。在鋪筑SBS 改性瀝青混凝土面層之前，要嚴(yán)格控制路基和路面基層的施工質(zhì)量等各項指標(biāo)，尤其要確保路基壓實度達(dá)到設(shè)計要求，防止沙漠地區(qū)路基發(fā)生沉降。

做好施工前材料進(jìn)場檢驗，采用抽樣的方式對SBS 改性瀝青、集料和礦粉等原材料進(jìn)行自檢，不合格的材料嚴(yán)禁進(jìn)入場地。另外配置好混凝土拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓等施工設(shè)備，運(yùn)輸車輛要以存在4～5 輛備用車輛為宜。另外在正式鋪筑之前，首先鋪筑試驗路段確定路面壓實機(jī)械組合、壓實遍數(shù)和碾壓過程中的溫度控制范圍。該高速公路壓實過程中參數(shù)控制如表5 所示。

表5 壓實過程中參數(shù)控制指標(biāo)

（2）改性瀝青混合料拌和。在混合料拌和過程中，拌和站要嚴(yán)格控制油石比，每天采集一定數(shù)量混合料進(jìn)行抽提試驗進(jìn)行檢驗以指導(dǎo)施工。混合料拌和時間以拌和均勻、集料全被瀝青裹覆、無花白料離析現(xiàn)象為宜，另外，拌和站不得隨意更改配合比，如發(fā)現(xiàn)料倉存在溢料現(xiàn)象，應(yīng)及時停機(jī)進(jìn)行處理。在運(yùn)輸車接料時，運(yùn)輸車采用前-后-中的順序分三部分進(jìn)行裝料，控制混合料發(fā)生離析。

（3）運(yùn)輸。改性瀝青混合料采用自卸式運(yùn)輸車數(shù)量配置根據(jù)運(yùn)輸距離、攤鋪速度確定，運(yùn)輸車輛車廂在使用前保持潔凈，不得存有余料，運(yùn)輸時采用油水混合液噴灑，以防止混合料黏附于車廂底部和側(cè)板。同時側(cè)板應(yīng)留有檢測孔，以測定混合料出廠和到廠時的溫度。另外在運(yùn)輸過程中，混合料頂面采用油氈布覆蓋，以起到防雨、防污染和保溫的效果。

（4）混合料攤鋪?；旌狭蠑備伈捎?ABG525 攤鋪機(jī)，攤鋪速度應(yīng)緩慢、均勻且不間斷，速度控制為2m/min，起步前首先將自動找平設(shè)備調(diào)整到理想狀態(tài)。攤鋪完成后，由現(xiàn)場技術(shù)人員檢查松鋪厚度、外觀幾何形狀，對存在缺料、離析區(qū)域應(yīng)進(jìn)行換填補(bǔ)料處理。

（5）混合料碾壓?；旌狭夏雺鹤裱熬o跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，根據(jù)試驗路段確定的鋼輪靜壓-鋼輪振動-雙鋼輪掃壓施工程序進(jìn)行碾壓。鋼輪靜壓緊跟攤鋪機(jī)后面，驅(qū)動輪向前錯輪1/3，但重疊寬度不得小于20cm；鋼輪振動在靜壓之后進(jìn)行，采用前進(jìn)時穩(wěn)壓，返回時微振的方式；終壓再次采用雙鋼輪壓路機(jī)振動碾壓。另外，對路緣石根部等碾壓不到的區(qū)域，應(yīng)由技術(shù)人員進(jìn)行人工夯實。

（6）接縫施工。該高速公路橫縫采用熱接縫的方法。具體實施步驟為：當(dāng)天施工碾壓完成后，在端部由6m 直尺確定平整度合格部位打線，沿線用切割機(jī)垂直切縫，并將端部清理干凈。次日施工前首先用熱瀝青混合料溫邊，然后清除溫邊混合料，將攤鋪機(jī)熨平板放置于已鋪混合料上起步攤鋪，攤鋪機(jī)攤鋪完成后，再進(jìn)行人工整平處理。

3 性能檢測

朱拜爾市地處熱帶沙漠氣候，夏季高溫為40℃以上，對高速公路高溫性能要求較高。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)范要求，對瀝青混合料高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能進(jìn)行評價分析。

3.1 高溫性能

瀝青混合料高溫性能，即瀝青路面抵抗流動變形的能力，是路面使用性能的重要指標(biāo)之一。本文采用室內(nèi)馬歇爾穩(wěn)定度試驗和車轍試驗進(jìn)行高溫性能評價。試驗檢測結(jié)果如表6、7 所示。

表6 馬歇爾穩(wěn)定度試驗檢測結(jié)果

表7 SBS改性瀝青混合料動穩(wěn)定度試驗結(jié)果

由上述數(shù)據(jù)可知，SBS 改性瀝青混凝土動穩(wěn)定度為7569 次/mm，大于設(shè)計規(guī)范要求6000 次/mm，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基質(zhì)瀝青混凝土動穩(wěn)定度。同樣，改性瀝青混合料穩(wěn)定度也遠(yuǎn)大于規(guī)范要求。說明該SBS改性瀝青混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用后，高溫性能得到很大的提升。

3.2 低溫抗裂性

低溫抗裂性對路面行車安全和舒適性有明顯的影響作用。本文采用-10℃低溫彎曲試驗評價SBS 改性瀝青混合料低溫抗裂性，其試驗結(jié)果如表8 所示。

表8 SBS改性瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果

由上述數(shù)據(jù)可知，試驗低溫彎曲試驗所得結(jié)果平均值為3540MPa，遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的2800MPa，同時高出普通瀝青混凝土彎拉應(yīng)力66%，說明該項目SBS 改性瀝青混合料的低溫抗裂性得到很大的改善。

4 結(jié)語

SBS 改性瀝青混凝土路面可明顯提高道路行車承載能力，延長道路使用壽命，降低路面養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用。本文針對實際工程高溫、重載的特點，對SBS 改性瀝青混凝土路面原材料選擇、施工技術(shù)要點進(jìn)行詳細(xì)研究，并對其高、低溫性能做出評價。結(jié)果表明：該SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)的應(yīng)用，可顯著提高路面高溫性能和承載能力，滿足區(qū)域特點對道路性能的要求。