湖沥青加SBS沥青混合料在道路维修中的应用

李朝阳，李芳伟，贺 涛

(1.中国地质大学 工程学院，武汉 430074;2.中交第四公路工程局 第六工程处，沈阳 110001)

湖沥青是产于特立尼达湖的一种天然形成的物质，它本身是不含蜡的沥青，具有很好的温度稳定性，作为改性剂可使沥青混合料的高温性能、低温性能以及水稳定性得到改善，物理力学性能优良，其老化过程十分缓慢，路用性能十分理想［1］。而在施工中必须对混合料的温度严加控制，否则将大大影响施工质量和材料性能。本文结合首都机场高速公路路面大修的实例，论述湖沥青加SBS改性沥青混合料在应用中的材料质量要求、配合比设计、施工中质量要求及控制。

1 工程概况

首都机场高速公路大修工程全长18.735 km，有8个互通区，正常路段路面单幅宽度为14.75 m，靠近路缘石75 cm，3条3.75 m的车道和2.75 m的硬路肩，最宽路段为天竺收费广场，单幅宽为44 m。工程采用铣刨上面层重新加铺4.5 cm厚的湖沥青加SBS改性沥青混合料路面结构方案。

2 材料选用

2.1 湖沥青加SBS改性沥青

特立尼达湖沥青(TLA)具有大量的矿物质，它本身是沥青而不是合成添加剂，其物理和化学特性与常规沥青完全一致。SBS改性剂分散在沥青中，改善沥青的温度性能、拉伸性能、温度稳定性和耐老化的性能［2］。将湖沥青掺入到 SBS改性沥青中，两者有良好的混融性，混合后的沥青在使用性能方面得到了改善［3］。

根据国内外使用特立尼达湖沥青的经验，将其作为改性剂使用时，通常掺加的比例为湖沥青∶基质沥青=1∶3［4］。本工程所用的是掺加 5%SBS 改性剂的改性沥青。综合5%SBS改性沥青的特点和工程经验，对 SBS改性沥青与湖沥青的比例选为4∶1。表1为SBS改性沥青与掺加20%湖沥青后改性沥青基本试验指标，其各项指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)相关规定要求［5］。由表1可以看出，掺加特立尼达湖沥青的改性沥青针入度降低，软化点升高，表明它的高温稳定性提高;同时，5℃低温延度提高，试验中延度拉力也很大，在低温环境下可明显增强韧性，有助于预防低温开裂。

2.2 集料

粗骨料采用抗滑、耐磨的优质玄武岩石料，要求坚硬、耐磨，颗粒形状接近立方体并有多棱角，表面构造粗糙，细长或扁平的颗粒(长边与短边或长边与厚度比大于3)含量应小于15%，针片状颗粒含量宜少。细集料是沥青玛蹄脂的一部分，均采用石灰岩机制砂，要求细集料清洁、坚硬、表面粗糙、含泥量少，有适当级配，应与沥青有很好的黏结力。填料必须采用由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉，矿粉必须保持干燥、干净、疏松，能从石粉仓中自由流出;沥青混凝土拌合站除尘装置回收的粉尘不得作为填料使用。本工程采用的各种集料质量均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)技术指标的要求。

表1 SBS改性沥青与掺加20%湖沥青后改性沥青基本试验指标

2.3 外加剂

为了增加沥青玛蹄脂的黏附性和稳定性，必须添加一定数量的稳定剂。采用优质木质素纤维，质量应满足表2之要求。

表2 木质素纤维的质量要求

3 湖沥青加SBS改性沥青混合料组成设计

在掺加湖沥青改性沥青混合料级配设计中，难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多，将造成粗骨料之间的分离，易产生油斑;沥青用量过少，混合料将难以压实，空隙率过高，骨料之间的沥青膜过薄，从而影响其耐久性。

通过马歇尔试验法进行目标配合比设计，确定矿料设计级配范围如表3所示，采用木质素纤维为混合料质量的0.3%，设计沥青用量为6.5%，沥青混合料马歇尔试验结果见表4，均符合规范要求［5］。

4 施工质量控制

4.1 混合料拌合

为使沥青混合料拌合均匀，拌合温度要严格控制。混合料的拌合温度直接决定了混合料摊铺碾压时压实度的高低。混合料从拌合场地出来之后，一般要过几个小时才能用于摊铺，如果拌合温度过低，混合料到达现场摊铺时达不到摊铺温度，就要被废弃;但如果温度过高，在运输过程中混合料有可能温度升高，导致超过温度极值而老化。所以拌合温度在170℃ ～190℃为宜。由于机场高速大修是在夜间施工，混合料热量散发较快，拌合时温度尽量在要求范围内取高一点。经拌合后的混合料应均匀一致，无细料和粗料的分离、无花白、结成团块的现象。每天还必须用离心分离法对混合料进行抽提试验［5］，要求矿料级配、沥青含量都符合设计要求。表5、表6为现场桩号 K0+200—K0+250(右幅)沥青混合料抽提试验结果，皆符合要求。

4.2 混合料运输

首都机场高速大修工程采用北京昌平和欣江峰两个拌合站送料，因为夜间施工，且运距远，所以在运输过程中保温措施十分必要。运料车采用斯太尔、东风等大型自卸运输车，车厢全部采用双层钢板，中间夹一层石棉保温;顶部采用篷布加棉被双层覆盖;运料车在运输过程中要中速行驶，避免离析。在整个运输过程中，混合料的温度要保持在170℃ ～190℃，料车到达现场要立即测量到场温度，不符合要求的不予摊铺，原车返回拌合场地。

4.3 混合料摊铺

面层铺筑前，要对原旧路面厚度、密实度、平整度、路拱进行检查，无病害才能进行摊铺工作。为了控制摊铺厚度，在准备好的基层上进行测量放样，沿路面中心线和四分之一路面宽处设置样桩，标出混合料的松铺厚度。在摊铺前，要先检查待卸混合料的温度，不符合要求的混合料要坚决废弃，不予摊铺。为了减少接缝数量、提高路面平整度，采用活板摊铺机和死板摊铺机联合应用，摊铺速度控制在3～4 m/min。

为保证摊铺面的压实度和平整度，摊铺温度不能低于170℃。在摊铺前摊铺机熨平板要充分加热，达到预定的温度，摊铺机预热温度要严格控制在要求之内，加热温度过高会使熨平板变翘，过低会使摊铺的路面产生“拉毛”。由于采用的ABG423摊铺机熨平板边部没有加热设备，所以在摊铺前用液化气喷灯充分烤热，达到预定的温度，才能摊铺。为保证摊铺过程中摊铺机搅笼里料的温度，在摊铺过程中在搅笼上覆盖棉被，以达到更好的摊铺效果。如遇到有风的天气，要在摊铺现场两侧竖立彩条布挡风墙，以达到阻碍冷风，更好地保温效果。

表3 矿料级配范围

表4 马歇尔试验结果

表5 抽提试验沥青含量结果

表6 抽提试验矿料级配筛分结果

4.4 混合料碾压

对于SBS加湖沥青混合料来说，温度下降较快。根据施工中统计，在夜间施工时，阴天，外界温度约为15℃，二级风，混合料摊开后，表层每分钟下降约10℃。在天气较好时，每分钟下降的温度也在5℃左右。因此，沥青混合料摊铺平整后，应趁热及时进行碾压。

在施工前期(9月～10月初)，初压用1台DD-110钢轮压路机向前静压后退振压1遍，再用1台DD-110压路机在前1台碾压两轮宽时强振1遍;复压用3台DD-130各强振1遍，同时复压在碾压过程中消除初压和复压的轮迹;终压用1台DD-110钢轮压路机静压2遍，总遍数为7遍，碾压段长度约50 m左右。

10月中旬以后，气温逐渐降低，沥青混合料温度下降较快。如仍采用上述碾压方案将造成上部和下部压实不够(经路面钻芯密度测定，路面压实度小于规范的要求，渗水试验中渗水系数也较大，侧渗现象严重)。后期调整碾压方案:把两台 DD-110的振幅提高一倍，频率调整到最大值，而且初压几乎是紧跟摊铺机以纵缝为界进行碾压，振动由原先的向前静压向后振压改为前后均振动碾压，复压遍数保持不变。在保证质量的前提下，适当提高了混合料的出场温度，保证初压温度在170℃以上，复压温度150℃以上，终压温度在110℃以上。通过以上措施，在外界气温 >10℃时，通过路面钻芯密度测定路面压实度大于马歇尔密度的98%，利用渗水仪测定渗水系数，渗水系数最大值为19.5 mL/min，均符合规范要求。

4.5 开放交通

由于首都机场高速公路大修是在夜间封闭交通施工，每天早上六点就要放行车辆。因此，每天晚上施工结束后，还要做好降温工作，迎接开放交通。

路面大修前在京顺路做过试铺试验，在施工结束后洒水降温，当面层表面温度降到50℃时，10 t水车行驶在上面已经看不出痕迹，用3 m直尺测量已经符合要求。由于首都机场高速几乎没有大型货车通行，因此，当表面温度降到50℃ 时，已具备了开放交通条件。

5 结束语

掺加湖沥青的SBS改性沥青混合料具有良好的温度稳定性，在使用中能够防止路面变形。但施工中必须对材料质量、组成设计、施工温度、施工方法进行严格控制，保证施工质量和材料性能的发挥。

首都机场高速公路大修完工至今已有两年多时间，经历了大交通量、夏日高温、冬季低温的考验，现在路面仍然平整、密实，使用安全，行车舒适，路况良好。

［1］荆玉才.天然岩沥青与湖沥青在高速公路路面中的应用对比研究［J］.公路交通科技(应用技术版)，2007(1):64-67.

［2］李双瑞，林青，董声雄.SBS改性沥青机理研究进展［J］.高分子通报，2008(5):14-17.

［3］欧阳丁沛，杨峰.特立尼达湖沥青对石油沥青性能的改善研究［J］.山西建筑，2008(3):185-186.

［4］于雁鸣.湖沥青在路面维修工程中的应用技术研究［D］.青岛:山东大学，2007.

［5］中华人民共和国交通部.JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范［S］.北京:人民交通出版社，2004.