公路工程中改性沥青的应用

徐成荣

摘要：现阶段，随着我国交通建设事业的飞速发展，交通流量增长迅猛, 改性沥青在高速公路的应用日益广泛。与其他国家相比，我国对改性沥青的研究起步晚，但沥青改性所带来的优良路用性能已经得到了广泛的认可和重视。本文阐述了影响改性沥青应用的主要因素，并针对SBS改性沥青、MAC改性沥青等不同种类改性沥青进行了分析，以期为改性沥青在公路工程建设的应用提供有价值的参考。

关键词：公路工程；改性沥青；应用

Abstract: In this stage, with the rapid development of China's transportation construction business, rapid traffic growth, the increasingly widespread application of modified asphalt on the highway. Compared with other countries, the late start of our study of modified bitumen, asphalt modification brought about by the excellent road performance has been widely recognized and valued. This paper describes the main factors affecting the application of modified bitumen and SBS modified bitumen, MAC modified asphalt and different types of modified bitumen were analyzed, in order to provide a valuable reference for the application of modified asphalt in highway construction.

Keywords: highway engineering; modified asphalt; application

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

引言：目前，我国所生产的道路沥青大部分都是普通沥青，含蜡量高、粘结性差，性能难以令人满意，特别是在高等级公路实用性能更不尽人意，因此，为了延长高等级公路的使用寿命、提高公路的服务质量，现阶段我国大多数高等级公路使用了改性沥青，提高了沥青路面的路用服务性能。

改性沥青概述

改性沥青的定义

我国《公路沥青路面的施工技术规范》（JTJ032）及《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036）改性沥青的定义：所谓改性沥青，是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或者是其它填料等外掺剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。总的来说，改性沥青就是在沥青中掺加改性剂，通过物理改性、调和沥青及改变沥青工艺等方式，从而改善沥青的路用服务性能，与此同时还提高了道路施工可操作性能。

现阶段，SBS改性沥青、MAC改性沥青、废胶粉改性沥青、环氧沥青、天然岩沥青改性沥青、SBR改性沥青等是国内公路工程常用的集中沥青材料。

影响改性沥青应用的因素

与普通沥青相比，改性沥青的施工温度需提高10-20℃，无形中增加了施工过程中拌合、摊铺、碾压过程的施工难度，从而也就增加了直接施工成本。而且由于普通沥青施工温度已经很高，提高温度后往往会导致沥青老化现象加剧。

另外，天气情况也是影响施工的一大因素，应尽量选择干燥、较好的天气进行施工。在施工过程中，如果遇到寒冷、雨及大风天气尽量避免施工，避免导致其温度损失较快，影响质量。

改性沥青的加工和生产需要专门的机械设备，这就增加了使用难度，也提高了相应费用。另外，与普通沥青相比，进口改性沥青价格增加了一半以上。由于其本身的固有特性，改性沥青如果存放过久，很容易产生离析或结团现象。

改性沥青在公工程中的应用

在目前道路工程中，使用改性沥青主要有直接投入法和预混法两种。

所谓直接投入法，是指把改性剂直接投入到沥青混合料拌和设备的搅拌锅中，与矿料、沥青拌制成混合料，常用的改性剂有SBS粉、SBR胶乳、固体胶粉等。预混法主要是预先把改性剂掺配到沥青中，同沥青形成共混体，使用时与一般沥青无异，这种方法可使用各种聚合物改性剂制成改性沥青成品。

MAC改性沥青的应用

总的来说，MAC改性沥青有较好的耐老化性能，通过化学改性，具有较好的稳定性。一般情况下，在常温下存放半年不会发生离析现象，无需加任何稳定剂，它不含硫，不会对人体造成危害，可以说是一种绿色环保型产品。另外，MAC还具有良好的抗车辙能力和抗水、油损害能力，在高温下它具有较高的粘度，因而很容易形成一层较厚的沥青膜，进而不已发生析漏现象，同时还能够有效的阻止水分侵入和提高沥青与集料的粘附性，增加粘结力，起到抗水损害的作用。与普通沥青相比，MAC改性沥青具有明显的弹性，混合料密实度较大，空隙率明显减小，通常可用于高速公路的上面层。

MAC改性沥青常常用于路网改造工程以及养护工程，在使用过程中，必须要注意控制好温度，特别要控制碾压终了温度在110℃，要遵循“高温、强振、快压”的原则。

二）SBS改性沥青的应用

所谓的SBS改性沥青，就是在原有基质沥青的基础上，掺加2.5%、3.0%、或4.0％的SBS改性剂。与原沥青相比较而言，改性后的沥青在高温条件下粘度增大，软化点升高。加之良好的设计配合比和施工条件，明显提高了沥青路面的耐久性和高温稳定性。

其一，配合比设计

改性沥青混合料的配合比设计，必须要依据《公路沥青路面施工技术规范》的相关规和要求进行，遵循其中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段，进而确定矿料级配及最佳改性沥青用量。

首先，沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，AC-13I型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限从而达到密实、嵌挤。小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标以及路用性能有着很大的影响，因此，混合料级配中小于0.075mm的含量必须要考虑到粗集料本应含有的粉尘部分，矿粉的含量应小于沥青含量，粉料比即小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值应控制在1-1.2之间，对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5%~5％。

其二，SBS改性沥青的施工

运输

在运输方面，要求SBS沥青在生产工厂的装车温度必须大于160℃，运到混合料拌合场的温度也不应低于140℃，加强运输过程中对混合料的保温措施．运输车辆的顶面必须采取覆盖措施，最好是棉被和帆布一起覆盖，以减少温度损失。同时，要加强运输路段的交通管制，运输车辆必须要保证在24小时内运到指定地点，并且要及时把沥青泵送到沥青储存罐中。

存储

在沥青拌合场储存技术方面，SBS沥青的储存温度应保持在150℃左右，如果温度低于所要求的储存温度，会导致SBS沥青的粘度过大，致使沥青罐的油管路堵塞，被迫进行停产修理。另外，沥青热拌厂应尽量少储存SBS沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，一般情况下，存贮时间不宜超过24h。在一天的施工任务完成之后，应尽量将储存罐中的沥青用完，或者给沥青罐加满沥青，或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内，这样做的目的是为了减少沥青与空气接触的表面积，达到防止沥青老化的目的。

通常情况下，沥青拌合厂储存罐大部分为卧式，而且，为保证SBS改性沥青的均匀性，一般要在贮存罐顶部安装一个搅拌器，或贮存罐中自带搅拌器，搅拌器应该每3小时搅拌一次，每次搅拌的时间为20分钟。

摊铺

摊铺过程中要注意调整烫平板的振幅，在保证摊铺均匀的前提下，尽量提高烫平板初始碾压的压实度，使摊铺后的混合料温度损失减慢。

碾压

在保证碾压机具的数量和吨位的前提下，按顺序有条不紊的跟近摊铺机碾压，确保初压、复压和终压的压实温度满足规范要求。在压实工艺技术要求方面，一般碾压温度区间应为120-150℃。碾压工艺组合为：碾压，DD130或DD110振压4个轮回，采用低幅高频振压；一般情况下，压路机的轮迹重叠不应小于20cm；终压：DD130或DD110静压一个轮回；在压实过程中，一旦发现有轮迹，则需要再终压一遍。终压时，应将温度控制在90℃以上，在105～115℃范围内禁止碾压。

三）废胶粉改性沥青的应用

一般来说，胶粉的添加对沥青总体性能有着较大的影响。这种改性沥青具有较强的承受车辆负载的能力，适应性很强。同时它还具有较好的抵抗水损害的性能，在高温下具有良好的稳定性，在低温情况下抗开裂性能较强。

在沥青中加入轮胎胶粉，不仅可以增加沥青路面的高温线性粘弹模量和粘度，在50～163℃温度范围内，粘度通常会着随胶粉颗粒的增大而增大，在相同条件下，性能明显高于未改性沥青。除此之外，它还有效减少了低温存储和损失模量，进而能够使沥青胶结料在特定的温度范围内具有更加良好的灵活性。

此外，胶粉改性沥青往往会表现出最优的老化性能，硬化速度慢、氧化速度低，从而有效改善了疲劳和永久变形性能，温度敏感性很低，抗湿损害性能极强。

废胶粉作为热沥青的添加剂通常用于筑路。现阶段多个省市的公路已经有试验路段。随着工业的发展，黑色污染问题会越来越严重，废料利用越来越受到重视和青睐，胶粉改性沥青在改善沥青性能的同时，还能够很好地解决污染问题，加强废物利用。因此，合理利用胶粉制备性能良好的路用沥青势必会逐步走向推广和应用。

胶粉改性沥青的搅拌宜采用简单搅拌工艺，这种工艺较为简单，能够很好地分散胶粉颗粒。搅拌温度应尽量控制在180℃～190℃之间，如果拌和温度过高会对胶粉沥青的高温性能和抗疲劳性能不利；反之，如果拌和温度低于170℃时，会使胶粉沥青的粘度较大，给泵送带来较大的困难。

在存储方面，胶粉改性沥青很难长期保持稳定，通常采用现场改性的方式进行生产，随用随配，在现场储存时还必须加以搅拌来防止沉淀离析。

改性沥青在公路工程中应用前景广泛

公路是国民经济的基础设施，自上世纪90年代以来，我国沥青路面施工工程应用改性沥青从无到有，由少到多，由局部到基本普及。由于改性沥青的应用，沥青路面的热稳定性、冷稳定性以及使用寿命都得到了很大的提高，有效地降低了道路病害的出现频率，极大地降低了日常养护工程量及工程成本后期投入，因而改性沥青的生产和推广应用具有良好的前景。

结语：

综上所述，随着经济的飞速发展，交通量日益增大，公路修筑等级的不断提高，普通石油沥青的性能已无法满足需要，相对于普通沥青，耐久性、防水性、高低温稳定性、抗车辙性能等均有不同程度的提高。目前，改性沥青已在国内外公路工程部门引起高度重视，并取得了显著成果。除了上述的几种改性沥青外，常用的还有天然岩沥青改性沥青、环氧沥青、SBR改性沥青等，在实际公路工程中，要结合实际情况合理采用。

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