厂拌SBS改性沥青混合料配合比设计与施工探讨

2014-01-08宋华芳于来宾仇景洲

城市道桥与防洪 2014年7期

宋华芳，于来宾，仇景洲

（杭州市路桥有限公司，浙江杭州 310011）

1 概述

沥青路面相比于水泥路面，具有良好的行车平稳性、舒适性、噪音低、养护方便、易于回收再生沥青等优点，目前杭州市区绝大部分道路采用沥青路面，但随着交通量急剧增长，沥青材料自身存在着性能上得缺陷，普通沥青路面易产生车辙、拥包，冬季低温时开裂，雨季路面水破坏严重，易产生坑槽，严重影响沥青路面的使用性能。若对普通沥青混合料进行改良，可以有效避免沥青路面的缺点，充分利用沥青路面的优势。SBS改性沥青混合料有效提高沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性、耐疲劳性能、抗老化性、行车舒适性，为城市道路建设提供了优良的材料，本文主要探讨分析SBS改性沥青混合料的设计配合比和施工方面的技术。

2 SBS改性沥青

目前，我国使用的改性沥青种类较多，常有的改性沥青有：SBS、SBR、EVA、PE、特立尼达湖沥青（TLA）、北美硬沥青、BMA（海底沥青），但当前使用最多的是SBS改性沥青，SBS改性沥青主要由基质沥青和SBS改性剂相熔而成，其中SBS类又分I-A、I-B、I-C、I-D四种。

2.1 基质沥青

我国专业改性沥青生产厂家大部分采用进口沥青作基质沥青，由此基质沥青生产的改性沥青性能较好，质量稳定，但价格偏高。根据城市气候环境、交通量情况，选用比普通沥青性能优越、价格适中的改性沥青作为城市道路材料，是今后城市道路用沥青的一大趋势。

2.2 SBS改性剂

SBS改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，属于一种热塑性弹性体，兼有橡胶和塑料的特性，加热熔融后易与沥青共混，而冷却后又可以恢复其弹性体特征，并且在道路使用温度范围内具有相当高的机械强度特征，在拌和温度下粘度较低，SBS改性剂在沥青中可形成连续相结构，从而改变沥青的力学性能。SBS改性剂有线型和星型两种，SBS改性效果与其品种、分子量有很大关系，星型SBS改性剂效果比线型要好，SBS的分子量越大，改性效果越明显，但加工越困难。同普通沥青相比，SBS改性沥青具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂性能、老化性能、变形自恢复性和裂缝自逾性。

3 SBS改性沥青混合料的配合比设计

为了使设计的混合料能够达到实施效果，需要从材料要求、施工工艺、质量控制标准和质量控制方法等诸多方面提出要求：

3.1 原材料要求

用于改性沥青混合料面层的粗集料，宜采用碎石或碎砾石，其粒径规格和质量要求均应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定。细集料包括人工砂、天然砂。沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料，细集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，有适当的颗粒组成，并与改性沥青有良好的粘附性，天然砂由于质量变化大（大部分为中粗砂），形状较圆滑，与沥青的粘附性差，对沥青混合料影响较大。用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥，其质量应符合《公路沥青路面技术规范》规定的技术要求。SBS改性剂性能应满足表1的指标要求。

表1 SBS改性剂性能指标

SBS(I-C)改性沥青应满足JTG F40—2004技术要求，见表2。

表2 SBS(I-C)改性沥青技术要求

3.2 SBS改性沥青混合料试验指标设计

SBS改性沥青混合料与普通沥青混合料都采用马歇尔试验指标设计，但SBS改性沥青混合料还需增加评定高温抗车辙性能、低温抗开裂性能、水稳定性能的测试指标，SBS改性沥青混合料与普通沥青混合料马歇尔试验指标（AC-16-Ⅰ）见表3。

表3 SBS改性沥青混合料与普通沥青混合料马歇尔试验指标

从表3中可以看出SBS改性沥青混合料比普通沥青混合料的残留稳定度、流值有所提高。

综上所述，SBS改性沥青混合料比普通沥青混合料具有更好的使用性能。

改性沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》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，确定矿料级配及最佳改性沥青用量。沥青混合料配合比设计级配的选择原则为AC-13型混合料2.36 mm以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。粉料比小于0.075 mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，混合料级配中小于0.075 mm的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量，小于0.075 mm部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在1～1.2之间，对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5%～5%。

为有效的提高沥青路面的性能，表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件，另一方面，又要防止出现超密现象，因此，需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制，见表4。

表4 沥青混合料的体积指标

4 SBS沥青混合料的施工

SBS沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青，正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延长公路的寿命。与AH-70基质沥青相比，SBS沥青的粘度和软化点显著增加，SBS沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果。

4.1 拌合、运输

为保证沥青混合料的质量更稳定，沥青用量更准确，宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀，只有SBS沥青改性剂完全分散在沥青中，才能充分发挥其效能，对于密级配（AC-13I）混合料，应做到拌合后的混合料均匀一致，无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。由于SBS改性沥青混合料的施工温度要求较高，建议拌合温度控制在160℃，运输车必须加盖篷布或其它保温材料，防止结合料表面结硬，为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求，必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料，决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。

4.2 摊铺

SBS沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工，以减少摊铺机和压路机的停顿，应尽量减少接缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度，表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS沥青粘度较大，粘附力强，用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构，胶轮易粘附混合料细颗粒，影响平整度，所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2 m/min，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途停顿。

提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青SBS混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤振捣频率，使剩余压实系数减少，初压的痕迹也极小，进而确保路面的最终平整度。

4.3 碾压

对于密级配型混合料，其适宜的碾压温度范围是130℃～150℃，其最终碾压温度不低于110℃。

SBS沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行：按照“紧跟、慢压、高频、低幅”，“碾压八字方针进行碾压，压路机必须紧跟摊铺机的后面，只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果，压实速度控制在4～5 km/h。碾压速度均衡，倒退时关闭振动，方向要逐渐地改变，不许拧着弯行走，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置。突然刹车或停车休息，通过中兴路SBS沥青试验段，确定的压实工艺为DYNAPAC或INGESOLLAND压路机2～3档各碾压3遍，即初压1遍，高频低幅振动碾压2遍，终压2遍。特别注意：施工时若发现压路机粘轮时，用洗衣粉水较好。

4.4 接缝施工

当采用两台摊铺机成并列梯队方式进行摊铺作业时，纵向接缝应采用热接缝，两台摊铺机相距宜为15～30 m，整平板设置在同一水平，当不得不采用冷接时宜采用平接缝，也可以用自然缝。对横向缝而言：（1）SBS改性沥青混合料路面摊铺期间，若需要暂停施工时，中、下层可采用平接成斜接缝，上面层应采用平接缝，宜在当天施工结束后切割、清扫、成缝。（2）接缝摊铺应先用直尺检查接缝初已压实的路面，如果不平整、厚度不符合要求时，应切除后再摊铺新的混合料。（3）横向接缝施工前应涂刷粘层油并用熨平板预热。（4）重新开始摊铺前，应在摊铺机的整平板不放置起始热板，垫层的厚度应等于混合料松铺厚度与己压实路面厚度之差，其长度应超过整平板的前后边距。（5）横向接缝出摊铺混合料后应先清缝，然后检查新摊铺的混合料松铺厚度是否合适。清缝是不得向新铺混合料方向过分摊刮。（6）横向接缝碾压是宜按垂直车道方向沿接缝进行，并应在路面纵向边处放置支承木板，其长度应足够压路机驶离碾压区。如果因为施工现场限制成相领车道不能中断交通时，也可纵向碾压，但应在摊铺机驶离接缝后尽快进行，且不得在接缝处转向。