SBS改性瀝青混合料在道路施工中的穩(wěn)定性研究

朱志紅

（安徽聯(lián)春建設(shè)工程有限公司，安徽 黃山 241000）

1 SBS改性瀝青混合料的定義

SBS改性瀝青是以基質(zhì)瀝青為原料，加入一定比例的SBS改性劑，通過剪切、攪拌等方式，使SBS在瀝青中均勻地分散。在此基礎(chǔ)上，加入一定比例的專屬穩(wěn)定劑，最終形成SBS共混材料。它主要利用SBS良好的物理性能對瀝青做改性處理，SBS能與瀝青基質(zhì)形成空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、內(nèi)聚附著性能、彈性、混合料的穩(wěn)定性、耐老化性等。在眾多瀝青改性劑中，SBS改性瀝青混合料能同時改善瀝青的高低溫性能和感溫性能，使其成為研究和應(yīng)用最多的品種之一，SBS改性瀝青占全球?yàn)r青需求量的61%以上。

2 SBS改性瀝青混合料對道路施工穩(wěn)定性的影響

隨著我國城市化進(jìn)程的全面深入發(fā)展，交通事業(yè)整體水平呈現(xiàn)出前所未有的上升勢態(tài)。大型車輛、重載車輛、超載車輛日益增加，導(dǎo)致道路路面經(jīng)常處于超載狀態(tài)，已經(jīng)不具備支撐交通實(shí)際需求的能力，質(zhì)量問題越來越嚴(yán)重，甚至嚴(yán)重影響了人們的日常出行安全。為有效解決因交通量較大而引發(fā)的各類問題，人們對道路施工過程中的路面質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求，采取有效措施以提升路面的穩(wěn)定性、抗疲勞性、低溫抗裂性和高溫穩(wěn)定性。

在瀝青混合料中合理地添加SBS改性劑，能夠充分發(fā)揮SBS改性劑的抗低溫、耐高溫、黏合力強(qiáng)、韌性強(qiáng)等優(yōu)勢。因此，在道路施工中必須明確掌握不同含量SBS改性劑對瀝青混合料穩(wěn)定性的影響，根據(jù)實(shí)際情況選擇最優(yōu)配比，從而為提高道路施工穩(wěn)定性制定一套可行性方案。

3 SBS改性瀝青混合料的級配選擇與設(shè)計

3.1 粗集料與細(xì)集料的級配選擇

SBS改性瀝青混合料本身具有的內(nèi)摩擦能夠?qū)ψ陨淼母邷胤€(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。當(dāng)SBS改性瀝青混合料的內(nèi)摩擦角不斷增加時，集料的不同分子大量聚集，產(chǎn)生的相互作用力隨之增加，從而不斷提高SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

在對粗集料進(jìn)行級配選擇過程中，選擇的石料既要具有較高品質(zhì)，又要有較高的堅硬度、表面粗糙、棱角分明。對石料進(jìn)行處理時，靈活運(yùn)用錐式碎石機(jī)或錘擊式碎石機(jī)對石料進(jìn)行破碎處理，保證碎石材料的抗壓、防碎能力在相關(guān)機(jī)械設(shè)備的作用下得到進(jìn)一步強(qiáng)化。對于石英巖、花崗巖這一類酸性巖石而言，雖然各方面性能能夠充分滿足道路施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求，但是由于瀝青與酸性巖石之間的黏合性極差，因此，在使用酸性巖石的過程中應(yīng)添加水泥、石灰等材料。在對細(xì)集料進(jìn)行級配選擇的過程中，通常采取反復(fù)破碎堅硬巖石的方法制取機(jī)制砂，這樣能夠與瀝青材料之間產(chǎn)生較高的黏合度。細(xì)集料具備符合道路工程施工標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目要求的性能。

3.2 礦粉的選擇與設(shè)計

為了進(jìn)一步增強(qiáng)SBS改性瀝青混合料的吸附作用，工作人員可在制作混合料時添加適量的礦粉，無論是粗集料還是細(xì)集料，都能在瀝青與礦粉的充分結(jié)合下，最終形成一個具有較高完整性的整體。在添加礦粉的過程中，必須根據(jù)實(shí)際情況合理控制礦粉的添加量，如果添加的礦粉量較少，會導(dǎo)致SBS改性瀝青混合料的黏稠度低；如果添加的礦粉量較多，會導(dǎo)致SBS改性瀝青混合料出現(xiàn)膠泥成團(tuán)現(xiàn)象，使道路路面出現(xiàn)膠泥離析的嚴(yán)重后果。所以，無論哪種情況都會影響道路施工質(zhì)量，降低道路工程的安全性和穩(wěn)定性。必須加強(qiáng)對SBS改性瀝青混合料中礦粉加入量的精準(zhǔn)控制，使混合料的配比具有較高的科學(xué)性和可行性。

為了使SBS改性瀝青混合料具有較高的黏附性，必須保證加入的礦粉細(xì)度不超過0.075mm，親水系數(shù)始終小于1，含量控制在75%左右。在拌和機(jī)的攪拌下，礦粉會產(chǎn)生大量粉塵，不僅違背了建筑工程的綠色施工理念，對道路施工產(chǎn)生一定影響，而且會嚴(yán)重破壞道路路面的性能。為了避免由于解決粉塵問題而導(dǎo)致道路建設(shè)成本增加的問題發(fā)生，工作人員應(yīng)精準(zhǔn)控制粗集料與細(xì)集料中的含泥量，并在儲存礦粉時始終保持儲存環(huán)境潔凈、干燥，最大程度地減少粉塵對SBS改性瀝青混合料性能產(chǎn)生的影響，提高道路路面的穩(wěn)定性。

3.3 礦料的選擇與設(shè)計

在對SBS改性瀝青混合料的礦料進(jìn)行級配設(shè)計時，可根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)先選擇密級配AC-16C型號的瀝青混合料，并將其使用在道路路面的上層面施工中。在具體設(shè)計過程中，通過對試驗(yàn)結(jié)果分析得出，SBS改性瀝青混合料最優(yōu)配比設(shè)計為：10～20mm碎石占比40%、5～10mm碎石占比10%、石屑占比26%、砂石占比18%、淀粉占比6%。

4 道路施工中SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計

鑒于SBS瀝青混合料中的瀝青含量能夠?qū)旌狭蠈?shí)際性能產(chǎn)生重要影響，因此，在確定瀝青的最佳使用量時，工作人員通常會優(yōu)先使用馬歇爾試驗(yàn)法。通過與基質(zhì)瀝青的相對密度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在混合料中加入5%的SBS改性瀝青，其具有的相對密度為0.990，與基質(zhì)瀝青相對密度0.995相比略低。在進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)法的過程中，可以分別利用不同的石油比例對瀝青混合料進(jìn)行逐一配置。

5 利用SBS改性瀝青混合料提高道路施工穩(wěn)定性的具體表現(xiàn)

為了驗(yàn)證SBS改性瀝青混合料對道路工程實(shí)際性能產(chǎn)生的影響，采取科學(xué)的方式對SBS改性瀝青混合料各項(xiàng)組成材料的級配進(jìn)行合理選擇，確保設(shè)計的配合比例具有較高可行性和科學(xué)性。在此基礎(chǔ)上，從高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性三個層面入手，全面探究SBS改性瀝青混合料對道路施工產(chǎn)生的影響。從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，SBS改性瀝青混合料不僅能提升道路的應(yīng)變能力和抗疲勞能力，而且能最大程度地降低路面產(chǎn)生的永久變形問題，為人們提供安全出行，還能進(jìn)一步延長道路的使用壽命。

5.1 SBS改性瀝青混合料可提升道路施工的高溫穩(wěn)定性

為了驗(yàn)證SBS改性瀝青混合料是否能有效提升道路施工的高溫穩(wěn)定性，本文分別選擇殼牌90、殼牌90+5%SBS型號的瀝青對AC-16C型號的混合料車轍進(jìn)行試驗(yàn)。對于SBS改性瀝青而言，無論是軟化點(diǎn)還是當(dāng)量軟化點(diǎn)，都比基質(zhì)瀝青要高，也就是在高溫環(huán)境下，SBS改性瀝青的穩(wěn)定性要高于基質(zhì)瀝青，這也是經(jīng)過改性后的瀝青能夠使高溫區(qū)（20℃～30℃）具有的熱穩(wěn)定性要求得到充分滿足的原因。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，夏季炎熱地區(qū)（20℃～30℃）改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性必須滿足車轍穩(wěn)定度（60℃，0.7 MPa）不少于2 400次/mm的要求，通過對試驗(yàn)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，在混合料中逐步提高SBS改性劑的含量，可使該混合材料的車轍度穩(wěn)定性提升到3 997次/mm，確保混合料的動穩(wěn)定度提升3.6倍左右，并且在高溫狀態(tài)下，經(jīng)過改性后混合料的抗流動變形性和穩(wěn)定性得到進(jìn)一步強(qiáng)化，當(dāng)環(huán)境溫度保持在20℃～30℃之間時，依然能保證自身具有較高的穩(wěn)定性?？梢?，與傳統(tǒng)瀝青混合料相比，SBS改性瀝青混合料的穩(wěn)定性明顯提升，能充分滿足道路施工在不同氣候條件下的作用需求。

5.2 SBS改性瀝青混合料能使道路施工具有低溫抗裂性

我國大部分道路工程施工項(xiàng)目的路面通常以瀝青為主。為了驗(yàn)證SBS改性瀝青混合料是否能提升路面的低溫抗裂性能，對其進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價。通過分析知道，當(dāng)混合料經(jīng)過改性后，應(yīng)變能力以及極限抗彎拉強(qiáng)度與改性之前相比，分別提升了47%和51%，勁度模量增加幅度雖然較小，但也提高了5.5%。從中可看出，通過使用SBS改性劑，能夠使瀝青混合料的低溫抗裂性能得到明顯提升。在將SBS改性瀝青與蒙脫土充分融合后，形成的混合料具有較強(qiáng)的抗老化性，特別是在低溫環(huán)境下，抗裂性能極為明顯。雖然在路面老化之前，復(fù)合改性瀝青混合料的最大彎度低于SBS改性瀝青，但由于受到長期老化和短期老化的影響，使前者的抗老化性能更加優(yōu)越，甚至最大彎拉應(yīng)變要明顯高于后者。

5.3 SBS改性瀝青混合料能使道路施工具有水穩(wěn)定性

在雨季進(jìn)行道路施工時，較多的雨水會影響施工效果。為了驗(yàn)證SBS改性瀝青混合料是否能提升道路施工的水穩(wěn)定性，工作人員可進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)。通過對試驗(yàn)結(jié)果分析可知，在殘留穩(wěn)定度方面，經(jīng)過改良后的混合料整體水平提高了37.6%，凍融劈裂強(qiáng)度比提升了9.8%。從中可看出，使用SBS改性瀝青混合料能使道路施工的水穩(wěn)定性得到有效提升，保證在瀝青路面的上面層施工中充分發(fā)揮自身作用。在經(jīng)歷短期老化后，道路路面無論采用SBS改性瀝青與蒙脫土混合料，還是單獨(dú)使用SBS改性瀝青混合料，其水穩(wěn)定性都明顯提升，主要原因是在短期老化之后瀝青內(nèi)部的部分輕質(zhì)組分逐漸向重質(zhì)組分轉(zhuǎn)變，從而使瀝青混合料的黏稠度提升，自由能增加，為提高路面水穩(wěn)定性具有積極的促進(jìn)作用。

6 瀝青混合料在道路工程施工中的應(yīng)用方法

6.1 瀝青混合料的配置比例與攪拌

配比與攪拌瀝青混合料是瀝青混凝土混合涂料施工中的一個重要環(huán)節(jié)。在控制瀝青混凝土混合料配合比的過程中，道路工程施工管理人員應(yīng)根據(jù)不同階段的施工要求，通過馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混凝土混合料的種類和配制比例，并測試各種設(shè)計參數(shù)的有效性和穩(wěn)定性。在施工過程中，施工人員還應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青混凝土混合料的拌和、加熱時間和溫度，并根據(jù)施工現(xiàn)場及附近地區(qū)的空氣溫度和濕度進(jìn)行調(diào)整，避免拌和施工參數(shù)不合理，容易造成離析、分層等其他問題。需要注意的是，一旦任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，施工人員應(yīng)立即通過誤差補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。

6.2 攤鋪混合瀝青材料

在攤鋪瀝青混凝土及其他基礎(chǔ)材料工序的實(shí)施階段，先將路基存在的雜物快速清理干凈，再用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。施工人員應(yīng)選擇適合的攤鋪機(jī)械和攤鋪措施進(jìn)行操作，還要綜合考慮到城市公共道路交通工程的等級，在城市公共道路交通工程檢查作業(yè)、攤鋪設(shè)備調(diào)試時，施工人員要確定攤鋪設(shè)備平直度是否滿足城市公共道路交通工程路面的標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析供料系統(tǒng)、振搗底部、加熱裝置和自動調(diào)整裝置，按照正確的攤鋪順序，保持勻速攤鋪，保證攤鋪效果，再由專業(yè)人員進(jìn)行看護(hù)管理，以便在路面出現(xiàn)裂縫時能及時處理。

6.3 壓實(shí)成型瀝青混凝土及基礎(chǔ)材料

混凝土和相關(guān)基礎(chǔ)材料在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)完成后，應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)處理。在道路工程中，壓實(shí)工序分為初壓、復(fù)壓和終壓三個階段，各階段應(yīng)用的具體設(shè)備、設(shè)定的壓實(shí)溫度和速度等也存在相應(yīng)的差別。所以，混合材料壓實(shí)時應(yīng)根據(jù)各個階段的具體情況，綜合考慮壓實(shí)的速度和溫度，設(shè)置科學(xué)的碾壓方案，在進(jìn)行壓實(shí)操作前應(yīng)進(jìn)行提前試壓作業(yè)，以確定碾壓參數(shù)。通常情況下，初壓會使用鋼輪壓路機(jī)，復(fù)壓常使用重型輪胎壓路機(jī)，終壓時通常會使用雙鋼輪壓路機(jī)。

6.4 瀝青路面的接縫處理

施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求預(yù)留施工縫，做好接縫連接。在實(shí)際路面施工環(huán)節(jié)中，最宜采用機(jī)械切割或人工干預(yù)的方法，去除層厚不足的部分，加強(qiáng)工作縫直角連接的平整度，持續(xù)保持連接部位處于平衡狀態(tài)。此外，選擇垂直平接縫和水平斜縫，嚴(yán)格控制發(fā)生錯位，進(jìn)一步提高路面平整度。要修齊邊緣結(jié)構(gòu)，清除松散的多余混合料，然后對新鋪的混合料進(jìn)行二次碾壓。另外，瀝青混凝土混合料高溫攤鋪完成后，應(yīng)預(yù)留足夠時間，使其自然冷卻，以增強(qiáng)整體混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

7 結(jié)語

SBS改性瀝青混合料路面施工的技術(shù)性強(qiáng)、涉及范圍廣?，F(xiàn)代化的施工機(jī)械、高素質(zhì)的施工人員、成熟的施工工藝是質(zhì)量保證的必要因素，同時，建立質(zhì)量崗位責(zé)任制。為了保證道路交通質(zhì)量和交通安全，必須嚴(yán)格施工管理，充分調(diào)動施工人員的積極性和責(zé)任心，從原材料開始對瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)等工藝進(jìn)行層層把關(guān)，這樣才能鋪筑出優(yōu)良的路面工程。