公路中SBS 改性沥青混凝土路面施工技术研究

蔡东华

（中铁十八局国际公司，天津 300202）

引言

在我国已建成的高等级公路中，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面是主要的两种路面结构形式[1]，其中沥青混凝土路面以优越的使用性能在全世界应用最为广泛，它是一种无接缝连续式路面，具有足够的力学强度和良好的行车承载力，行车舒适且使用寿命较长[2]。但随着我国公路重载、超载和车流量的迅速增长，普通沥青混合料已难以胜当重任，而采用优质材料沥青混凝土改善路用性能的观念逐渐得到普及和相关学者的重视。其中SBS 改性沥青应用最为广泛。

SBS 改性沥青混凝土可提高路面高温性能，显著延长沥青路面的使用寿命，适用于高温气候和交通荷载较大的高等级公路[3]。本文针对朱拜尔TS8高速公路所在地区夏季气候较高、轴载较重等特点，对SBS 改性沥青的应用进行了研究，分析SBS改性沥青原材料配伍性和配合比设计，并以工程背景详细研究沙漠地区混凝土路面施工工艺，最后通过室内试验对SBS 改性沥青混凝土高、低温性能进行评价。

1 工程概况

朱拜尔TS8 高速公路位于沙特阿拉伯王国东部省朱拜尔市，地处热带沙漠气候，夏季持续高温40℃以上，路线总长16.835 公里，道路设计标准为双向六车道，时速为120km/h。道路所经路段主要为货车、施工用车等大型车辆，道路对沥青路面高温性能、行车承载能力要求较高。本文采用SBS 改性沥青SMA-16 结构，具体结构设计为5cmSMA-16+7cmAC-20+8cmATB-25。

2 工程实践

2.1 原材料

（1）沥青。SBS 改性沥青是决定混凝土性能的重要因素，其应用效果与SBS 改性剂和基质沥青有关。SBS 是一种热塑性弹性体，分为星型和线型两种，一般星型SBS 改性效果明显优于线型。同时考虑SBS 与基质沥青的配伍性，本文改性剂采用兰亭公司星型SBS，基质沥青为90#道路沥青，SBS 掺量为5%。所得改性沥青技术性能试验结果如表1 所示。

表1 SBS改性沥青实验结果

（2）粗集料。为提高改性沥青混凝土路面高温性能，粗集料的选择同样至关重要。混凝土内摩擦角越大，集料之间的嵌挤作用越明显，混凝土高温性能越优越。因此，混凝土粗集料选择时应具有良好坚韧性、棱角性和压碎值，表面粗糙且洁净干燥。本文粗集料选用反击式破碎机加工，依据《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）对各粒径碎石进行试验，其试验结果如表2 所示。

表2 粗集料技术性能试验结果

（3）细集料。用于拌制沥青混凝土的细集料有天然砂、机制砂和石屑。本文细集料采用石灰岩机制砂。细集料应洁净、干燥，且无其他杂质，全部机制砂均水洗烘干后方可使用。各粒径技术性能试验结果如表3 所示。

表3 细集料技术性能试验结果

2.2 配合比设计

根据 《公路沥青路面施工技术规范》（TJT032-94）要求，对改性沥青混凝土进行目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证，其所得合成级配如表4 所示。

表4 改性混凝土配合比设计

2.3 施工技术

（1）施工准备。为确保SBS 改性沥青混凝土改性效果，对沙漠地区地基施工质量的控制是一项重要工序。在铺筑SBS 改性沥青混凝土面层之前，要严格控制路基和路面基层的施工质量等各项指标，尤其要确保路基压实度达到设计要求，防止沙漠地区路基发生沉降。

做好施工前材料进场检验，采用抽样的方式对SBS 改性沥青、集料和矿粉等原材料进行自检，不合格的材料严禁进入场地。另外配置好混凝土拌和、运输、摊铺和碾压等施工设备，运输车辆要以存在4～5 辆备用车辆为宜。另外在正式铺筑之前，首先铺筑试验路段确定路面压实机械组合、压实遍数和碾压过程中的温度控制范围。该高速公路压实过程中参数控制如表5 所示。

表5 压实过程中参数控制指标

（2）改性沥青混合料拌和。在混合料拌和过程中，拌和站要严格控制油石比，每天采集一定数量混合料进行抽提试验进行检验以指导施工。混合料拌和时间以拌和均匀、集料全被沥青裹覆、无花白料离析现象为宜，另外，拌和站不得随意更改配合比，如发现料仓存在溢料现象，应及时停机进行处理。在运输车接料时，运输车采用前-后-中的顺序分三部分进行装料，控制混合料发生离析。

（3）运输。改性沥青混合料采用自卸式运输车数量配置根据运输距离、摊铺速度确定，运输车辆车厢在使用前保持洁净，不得存有余料，运输时采用油水混合液喷洒，以防止混合料黏附于车厢底部和侧板。同时侧板应留有检测孔，以测定混合料出厂和到厂时的温度。另外在运输过程中，混合料顶面采用油毡布覆盖，以起到防雨、防污染和保温的效果。

（4）混合料摊铺。混合料摊铺采用 ABG525 摊铺机，摊铺速度应缓慢、均匀且不间断，速度控制为2m/min，起步前首先将自动找平设备调整到理想状态。摊铺完成后，由现场技术人员检查松铺厚度、外观几何形状，对存在缺料、离析区域应进行换填补料处理。

（5）混合料碾压。混合料碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，根据试验路段确定的钢轮静压-钢轮振动-双钢轮扫压施工程序进行碾压。钢轮静压紧跟摊铺机后面，驱动轮向前错轮1/3，但重叠宽度不得小于20cm；钢轮振动在静压之后进行，采用前进时稳压，返回时微振的方式；终压再次采用双钢轮压路机振动碾压。另外，对路缘石根部等碾压不到的区域，应由技术人员进行人工夯实。

（6）接缝施工。该高速公路横缝采用热接缝的方法。具体实施步骤为：当天施工碾压完成后，在端部由6m 直尺确定平整度合格部位打线，沿线用切割机垂直切缝，并将端部清理干净。次日施工前首先用热沥青混合料温边，然后清除温边混合料，将摊铺机熨平板放置于已铺混合料上起步摊铺，摊铺机摊铺完成后，再进行人工整平处理。

3 性能检测

朱拜尔市地处热带沙漠气候，夏季高温为40℃以上，对高速公路高温性能要求较高。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）规范要求，对沥青混合料高温抗车辙性能、低温抗裂性能进行评价分析。

3.1 高温性能

沥青混合料高温性能，即沥青路面抵抗流动变形的能力，是路面使用性能的重要指标之一。本文采用室内马歇尔稳定度试验和车辙试验进行高温性能评价。试验检测结果如表6、7 所示。

表6 马歇尔稳定度试验检测结果

表7 SBS改性沥青混合料动稳定度试验结果

由上述数据可知，SBS 改性沥青混凝土动稳定度为7569 次/mm，大于设计规范要求6000 次/mm，且远远大于基质沥青混凝土动稳定度。同样，改性沥青混合料稳定度也远大于规范要求。说明该SBS改性沥青混凝土施工技术的应用后，高温性能得到很大的提升。

3.2 低温抗裂性

低温抗裂性对路面行车安全和舒适性有明显的影响作用。本文采用-10℃低温弯曲试验评价SBS 改性沥青混合料低温抗裂性，其试验结果如表8 所示。

表8 SBS改性沥青混合料低温弯曲试验结果

由上述数据可知，试验低温弯曲试验所得结果平均值为3540MPa，远大于规范要求的2800MPa，同时高出普通沥青混凝土弯拉应力66%，说明该项目SBS 改性沥青混合料的低温抗裂性得到很大的改善。

4 结语

SBS 改性沥青混凝土路面可明显提高道路行车承载能力，延长道路使用寿命，降低路面养护、维修费用。本文针对实际工程高温、重载的特点，对SBS 改性沥青混凝土路面原材料选择、施工技术要点进行详细研究，并对其高、低温性能做出评价。结果表明：该SBS 改性沥青混凝土路面施工技术的应用，可显著提高路面高温性能和承载能力，满足区域特点对道路性能的要求。