SMC常溫改性瀝青性能及施工應(yīng)用技術(shù)

肖時(shí)保，高興陽，賈金偉

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 交通與物流工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830016）

引言

當(dāng)前我國(guó)高速公路絕大部分為瀝青路面，通常采用熱拌瀝青混凝土鋪筑。根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004），當(dāng)環(huán)境溫度低于10 ℃時(shí)，不得進(jìn)行熱拌瀝青混凝土的攤鋪施工，所以我國(guó)西北地區(qū)冬季的10月份至第二年的4月份無法正常進(jìn)行瀝青路面的攤鋪，極大地限制了施工時(shí)間。熱拌瀝青混凝土在制備及攤鋪時(shí)存在釋放大量的瀝青煙、施工溫度高耗能高、施工人員專業(yè)要求高、工序繁雜、污染嚴(yán)重等不足，給瀝青路面的攤鋪帶來了一系列的技術(shù)難題。

1 SMC常溫改性瀝青概述

SMC常溫改性瀝青是一種新型筑路材料，其主要成分是基質(zhì)瀝青和SMC（Styreneic Methyl Copolymers）常溫改性劑。SMC常溫瀝青改性劑是一種將甲基苯乙烯類嵌段共聚物溶劑與環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑及其他催化劑按照一定比例配制而成的高分子聚合物溶液，呈褐色，密度為0.8～1 g/cm3，閃點(diǎn)在55～110 ℃之間。其主要成分甲基苯乙烯類嵌段共聚物可以從廢舊塑料、廢舊橡膠等甲基苯乙烯類高分子材料中提煉出來[1]。

SMC常溫改性劑的主要成分為橡膠烴油，對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧化學(xué)改性后，與瀝青類材料具有較好的相容性，可以使瀝青類材料在常溫條件下成液態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)瀝青混合料常溫拌和、常溫?cái)備伡澳雺旱哪康?，填補(bǔ)瀝青路面冬季不宜施工的空白[2]。另外，摻入改性瀝青中的環(huán)氧樹脂固化劑與空氣接觸后，緩慢交聯(lián)固化，形成強(qiáng)度，達(dá)到提高瀝青混合料路用性能的目的。

2 SMC常溫改性瀝青的性能優(yōu)點(diǎn)

2.1 生產(chǎn)簡(jiǎn)單

生產(chǎn)SMC改性瀝青的操作非常簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的工藝流程和昂貴的專用設(shè)備，不受瀝青性能參數(shù)的影響，不用高速剪切、膠體磨合，不用發(fā)酵時(shí)間的等待，只需在溫度為100 ℃時(shí)將改性劑和瀝青攪拌均勻即可，甚至可以在瀝青罐車中加入SMC常溫改性劑，通過瀝青罐車長(zhǎng)途顛簸完成攪拌。攪拌好的SMC改性瀝青可長(zhǎng)期存放2 a以上，且性能不變，也不產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象。

2.2 儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)

SMC 改性瀝青與石料拌和形成 SMC 改性瀝青混合料，拌和溫度為 90～120 ℃，拌和好的SMC改性瀝青混合料可以正常儲(chǔ)存，不受氣候、溫度、攤鋪機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸?shù)纫蛩貙?dǎo)致報(bào)廢。常溫拌和混合料30 d內(nèi)均可攤鋪應(yīng)用，冷拌混合料可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，如果密封袋裝，可存放3～6個(gè)月，最長(zhǎng)可達(dá)1 a。由于不受溫度限制，常溫?cái)備?，碾壓完后路面及時(shí)形成強(qiáng)度，所以一般不需人工保護(hù)養(yǎng)生，無需等待，鋪完就開放交通。

2.3 綠色環(huán)保

SMC 常溫改性瀝青的常溫改性劑的主要成分提取自廢舊塑料和廢舊橡膠，有效緩解了廢舊橡膠及輪胎的處理壓力，充分體現(xiàn)了資源循環(huán)再利用，綠色環(huán)保新理念。由于SMC常溫改性瀝青的加熱溫度與拌和溫度為 90～120 ℃，碾壓溫度90 ℃左右，比常用的SBS改性瀝青的加熱、碾壓溫度降低了60 ℃左右。節(jié)約能源及碳排放降低50%～80%，廢氣排放降低70%以上，從而在SMC常溫改性瀝青的制作及混合料攤鋪碾壓過程中極大地減少了瀝青煙的排放，為施工人員營(yíng)造了健康的施工環(huán)境。

2.4 應(yīng)用場(chǎng)景廣

由于SMC常溫改性劑的摻加改善了基質(zhì)瀝青的性能，使SMC常溫改性瀝青可以在-40～60 ℃的條件下進(jìn)行攤鋪施工作業(yè)，從而極大地延長(zhǎng)了我國(guó)東、西北地區(qū)的冬季施工時(shí)間，并且可以全年無季節(jié)、無氣候限制的施工。SMC常溫改性瀝青無論從生產(chǎn)、拌和、攤鋪、碾壓等各環(huán)節(jié)都比其他聚合物改性瀝青溫度要求低，能有效降低或杜絕瀝青中有毒有害氣體的排放，保障作業(yè)工人的生命健康，特別適合在隧道、涵洞以及封閉場(chǎng)所的施工中應(yīng)用。

2.5 路用性能優(yōu)良

SMC改性瀝青混合料常溫拌和，常溫?cái)備?，在自然條件下養(yǎng)生并交聯(lián)固化形成強(qiáng)度。用其鋪設(shè)的道路帶有橡膠的一部分特性，其柔性強(qiáng)，抗滑性、穩(wěn)定性好；塑性高、黏附性強(qiáng)；不車轍、不推移、不擁包；環(huán)境溫度-40 ℃不龜裂，60 ℃不泛油，低溫抗裂性能、抗水損害性能、抗疲勞開裂性能等都明顯優(yōu)于其他聚合物改性瀝青；荷載能力和使用壽命提高1倍以上。

2.6 節(jié)約瀝青用量

SMC改性瀝青混合料采用間斷級(jí)配，使用的細(xì)料、粉料比例少，總表面積低，所需裹覆的瀝青也少。因此，SMC改性瀝青能顯著降低其混合料的油石比。實(shí)際工作中，在其他因素相同的情況下，通過馬歇爾實(shí)驗(yàn)取得的SMC改性瀝青混合料最佳油石比通常較傳統(tǒng)SBS改性瀝青混合料低20%～25%。

3 SMC常溫改性瀝青施工應(yīng)用

3.1 SMC常溫改性瀝青的制備

3.1.1 基質(zhì)瀝青品種與改性劑摻量的確定

結(jié)合工程的所處的地理位置、氣候分區(qū)及設(shè)計(jì)荷載等級(jí)等實(shí)際情況，合理選擇基質(zhì)瀝青與改性劑制作改性瀝青。常溫改性劑的摻量根據(jù)基質(zhì)瀝青類型、氣候及交通量情況進(jìn)行確定，一般摻量為7%～15%[3]。110號(hào)瀝青的摻量一般為7%左右，90號(hào)瀝青的摻量一般為9%左右，70號(hào)瀝青摻量一般為10%左右。若在冬季施工或需要較長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)，改性劑摻量可適當(dāng)提高。

3.1.2 制備時(shí)溫度把控

SMC常溫改性瀝青制備見圖1，為防止基質(zhì)瀝青在加熱過程中出現(xiàn)老化現(xiàn)象，應(yīng)將基質(zhì)瀝青加熱溫度控制在120 ℃左右，待基質(zhì)瀝青加熱融化成液態(tài)時(shí)摻入適量的改性劑，并確保在恒溫100 ℃左右均勻攪拌1.5～2 h，確?；|(zhì)瀝青與改性劑充分融合。

圖1 SMC常溫改性瀝青的制備

3.2 SMC常溫改性瀝青混合料拌和

SMC常溫改性瀝青混合料拌和時(shí)，應(yīng)對(duì)混合料拌和溫度進(jìn)行把控，各階段的操作溫度參照表1。拌和時(shí)間根據(jù)拌和瀝青裹覆集料的表面情況而定，當(dāng)采用間歇式拌合機(jī)進(jìn)行拌和時(shí)，每盤料的生產(chǎn)周期不宜少于30～50 s，確保瀝青裹覆均勻，避免混合料出現(xiàn)結(jié)塊與離析現(xiàn)象[4]。

表1 混合料拌和溫度/℃

3.3 運(yùn)輸

SMC常溫改性瀝青混合料的運(yùn)輸應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中混合料運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)規(guī)定。當(dāng)采用大噸位的自卸車進(jìn)行瀝青混合料運(yùn)輸時(shí)，為避免瀝青混合料在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)離析與黏結(jié)車體現(xiàn)象，應(yīng)在自卸車裝料前對(duì)車廂進(jìn)行刷涂適量的防黏劑；并在裝料時(shí)采用五次裝料法，先往車廂前部裝兩堆，然后往車廂后部裝兩堆，最后在車廂中部裝一堆，能有效防止混合料在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)離析現(xiàn)象[5]。

3.4 攤鋪、碾壓

3.4.1 攤鋪

在進(jìn)行路面攤鋪工作前，應(yīng)該對(duì)水穩(wěn)基層進(jìn)行清潔處理提高面層與基層的黏結(jié)力。在攤鋪運(yùn)輸時(shí)，自卸車與攤鋪機(jī)之間的距離應(yīng)保持在35 cm左右，防止因自卸車與攤鋪機(jī)之間的距離過近而發(fā)生碰撞事件，從而影響攤鋪的質(zhì)量[6]。攤鋪機(jī)在攤鋪時(shí)應(yīng)緩慢、勻速進(jìn)行攤鋪，攤鋪速度應(yīng)保持1～3 m/min，中途不應(yīng)隨意變換攤鋪速度或急停。

3.4.2 碾壓

（1）當(dāng)采用振動(dòng)壓路機(jī)初壓時(shí)，可直接用“低頻、高振”的模式碾壓1～2遍。碾壓時(shí)，壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪應(yīng)面向攤鋪機(jī)，從外側(cè)向中心碾壓；在超高路段，應(yīng)由低向高碾壓；在坡道上應(yīng)將驅(qū)動(dòng)輪從低處向高處碾壓[7]。（2）復(fù)壓優(yōu)先采用振動(dòng)壓路機(jī)緊跟在初壓后進(jìn)行，不得隨意停頓。復(fù)壓時(shí)開啟“低頻、高振”模式，可以避免集料碾壓破碎。（3）終壓時(shí)可選用雙輪鋼筒式壓路機(jī)或關(guān)閉振動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓不得少于2遍，直至無明顯輪跡為止。

4 SMC常溫改性瀝青混合料應(yīng)用意義

（1）SMC常溫改性瀝青混合料的施工溫度相對(duì)于傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料的施工溫度低，實(shí)現(xiàn)了瀝青路面可以在-20～40 ℃的條件下進(jìn)行施工，打破了瀝青路面只能在高溫季節(jié)下攤鋪碾壓施工的傳統(tǒng)觀念，延長(zhǎng)了冬季道路施工工期，填補(bǔ)了冬季瀝青路面不宜鋪筑施工的空白。（2）SMC常溫改性瀝青混合料拌和后能經(jīng)密封存放3～6個(gè)月，可有效應(yīng)用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸、農(nóng)村公路、窄路、邊角路、不宜修建拌合站地區(qū)、大型攤鋪機(jī)械施工困難等地區(qū)。采用人工攤鋪修筑，能有效節(jié)約工程修建期的運(yùn)營(yíng)成本。應(yīng)用于道路養(yǎng)護(hù)施工時(shí)，可將事先拌和好的瀝青混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工碾壓修補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)即鋪即通，能有效緩解因施工過程中造成的交通壓力。（3）SMC常溫改性瀝青制作原料充足提取簡(jiǎn)單，在混合料的制備與施工過程中溫度相對(duì)較低，節(jié)約了混合料在拌和、攤鋪、碾壓過程中的能源消耗，同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料而言，其釋放的瀝青煙更少，更能突出綠色施工、節(jié)能、環(huán)保新理念。

5 結(jié)語

SMC常溫改性瀝青作為一種新型筑路材料，其優(yōu)良性能決定了廣闊的應(yīng)用前景。與熱拌瀝青混合料相比：（1）SMC常溫改性瀝青在制備、攤鋪過程中的節(jié)能環(huán)保特性符合我國(guó)公路建設(shè)綠色、低碳的戰(zhàn)略需求。（2）其低溫?cái)備伒奶匦詫?shí)現(xiàn)了我國(guó)西北地區(qū)冬休期間瀝青路面攤鋪的愿景，彌補(bǔ)了瀝青路面低溫?cái)備伒募夹g(shù)空白。（3）混合料即鋪即通極大地緩解交通壓力，在道路養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用空間。