SBS改性沥青路面工程应用及施工技术研究

2021-12-11方潞帆

黑龙江交通科技 2021年11期

王栋，方潞帆

(1.浙江交工集团股份有限公司路面工程分公司，浙江杭州 310051；2.浙江交工金筑交通建设有限公司，浙江杭州 310051)

1 工程概述

浙江省文成至泰顺公路WTTJ-4标段，主路线、互通匝道、枢纽匝道及互通连接线均采用不同的路面结构形式。主路线路面结构形式从下层到上层依次为：首先铺设34 cm厚的水泥碎石底基层，再铺设20 cm厚的水泥碎石层基层，其次再铺设厚度为8 cm的SUP-25型粗骨料普通沥青混凝土，之后再次铺设厚度为6 cm的SUP-20型中粒SBS改性沥青混凝土，最终在层面上铺设4 cm厚的SMA-13型细粒SBS改性沥青混凝土。互通匝道路面结构形式从底层至上层则依次为：厚度为32 cm的水泥碎石底基层；20 cm厚的水泥碎石基层；6 cm厚的SUP-20型中粒改性沥青混凝土及4 cm厚的SMA-13型细粒SBS改性沥青混凝土。而主路线与匝道之间的互通连接线路面结构形式与互通匝道的路面结构形式相同。由上可知，在路面结构形式中均使用了SBS改性沥青混凝土，本文以路面铺装层的SBS改性沥青混凝土AC-15的原材料使用，配合比设计，施工工艺为主要研究对象，并结合工程施工过程中的质量控制要素进行阐述分析，为路面工程SBS改性沥青混凝土的使用及施工工艺提供参考。

2 SBS改性沥青混凝土材料分析

2.1 细集料分析

细集料采用当地生产的机制砂，天然砂采用当地的河砂，矿粉采用当地生产的成品矿粉。对于细集料和矿粉的使用，则要求集料为洁净无杂质的干燥材料，且细集料要具有符合要求的颗粒级配。

2.2 粗集料分析

本工程中SBS改性沥青混凝土粗集料的选择，是将现场砂岩粉碎得到的，该粗集料的选择在现场易于获取，造价低廉，且各项物理参数及力学性能参数均符合粗集料使用要求。

2.3 SBS改性沥青分析

本工程所使用改性沥青中的基质沥青，为AH-70交通道路石油沥青，通过多次对现场试验分析，最终选择掺加3.0%的SBS改性剂，对基质沥青进行改善，以满足沥青基本实验的软化点及针入度等参数指标符合路用规范设计的要求。

2.4 混合料配合比设计

对于SBS改性沥青混凝土配合比设计中，一般会划分目标设计、生产设计、生产验证(搅拌试铺)三个设计阶段，通过配合比设计来确定混合料级配和最佳SBS改性沥青用量。在目标设计阶段，目标配合比级配曲线一般会呈现“S”型，并测定其最大理论密度和沥青粘度，绘制粘度-温度曲线；其次通过生产设计及生产验证阶段来进行设计合理性的验证，最终确定混合料最佳配合比。本工程使用油料比为5.3%的SBS改性沥青混合料进行铺设，在目标设计阶段，依次选择粒径为9.5～13.2 mm、4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm、0～2.36 mm的碎石，河砂及矿粉六类材料进行配合比设计，该六类配合比的比例依次为37∶20∶7∶24.5∶7∶4.5。在生产配合比设计阶段，则依次选择粒径为12～19 mm、7～12 mm、3～7 mm、0～3 mm的碎石及矿粉五类配合料进行设计，其配合比依次为26∶30∶13.5∶25∶5.5。配合比集料筛分数据如表1所示。通过石油配比试验可得当沥青用量为4.6%时，为最佳石油使用配比，其石油配比参数如表2所示。

表1 SBS沥青混合料筛分级配

表2 AC-15最佳油石比参数

3 混合料生产及现场施工工艺

3.1 拌合料质量控制

(1)常规沥青混合料搅拌时间要求不少于45 s。为保证搅拌料的均匀，将干、湿材料的搅拌时间均延长5 s，且干材料的搅拌时间不得低于5 s。

(2)保证搅拌完成的SBS改性沥青混合料。在外观上均匀一致，且眼观混合料中无干料出现，更不允许出现块状、结块及骨料分离现象。

(3)在SBS改性沥青混合料生产过程中，对材料的质量、温度、湿度及材料外观进行严格检测。

(4)SBS改性沥青混合料应根据实际工程用量进行现产现用，如若搅拌好的混合料有剩余储存时，应严格按照储存要求进行储存。剩余料应放置专业成品储料仓中，且储存时间不宜过长。一般条件下，储存温度与生产温度降低值不得超过10 ℃，储存时间不应大于24 h，且在储存过程中，不能发生混合料滴漏、结合料老化及离析现象。

3.2 混合料生产工艺流程

该工程中所使用的SBS改性沥青混合料的制作方式，采用工厂热拌的生产工艺，该种生产方法在普通沥青混合料生产的基础上，添加了沥青改性生产工序，在沥青加入混合料进行搅拌前，首先对沥青进行改性，之后在加入进行混合搅拌。

3.3 生产和施工温度控制

在生产和施工过程中，SBS改性沥青热拌混合料温度控制参数如表3所示。搅拌站对搅拌温度的控制借助红外线温度传感器进行监测，该传感器测量精度为0.1 ℃，完全符合监测要求。对于现场摊铺的温度控制，则采用人工测量的方式进行监测，对每次测量的温度数据进行实时记录，如若发现不符合要求的铺设段，应及时清除进行重新铺设。对于现场摊铺的温度控制方法，一般采用插入式温度计对运送车的搅拌料进行温度控制，借助红外线温度感应仪及数显温度计对路面的铺设材料及压实材料进行温度监测控制，应注意的是，在进行运送材料温度监测时，不得掀掉覆盖的保温材料，防止环境温度的影响，致使材料温度降低。当施工环境温度低于10 ℃时，不得进行施工。

表3 SBS改性沥青混合料生产和施工温度指标

3.4 施工工艺及质量控制

(1)对于改性沥青混合料的搅拌生产，要先对改性沥青进行165～175 ℃的预热处理，然后在190～220 ℃范围内对集合料进行均匀搅拌，沥青经过SBS改性后，其粘度增大，对其进行搅拌时，要比普通沥青延长搅拌1 min左右，会使改性沥青集合料混合的更加均匀。对于改性沥青混合料的出厂温度一般控制在170～185 ℃范围内，出厂温度不得高于190 ℃。

(2)对于改性沥青混合料的运输应采用专业运输工具，一般常采用承载20 t的自卸式大型运输车进行运输。在装料运输时，为了防止改性沥青出现离析现象，自卸式货车至少移动3次；在运输过程中，为防止温度降低造成混合料凝结，全程应采用保温布进行覆盖；当到达目的地卸车时，应该保证每次卸除彻底，保证车厢干净，禁止冷热料混装使用。

(3)对于现场改性沥青混合料的摊铺原则为运输车依据摊铺机进行控制，且在摊铺过程中，摊铺温度不易高于160 ℃，在摊铺过程中要保持摊铺机匀速行驶，在摊铺行驶过程中禁止出现断铺及路面产生波浪纹现象。

(4)在对改性沥青混合料进行碾压时，要保证在高温下进行碾压，温度过低则难以保证混合料碾压的密实性。除此之外，还要保证不能碾压过度，使其产生断裂裂缝。故此，为控制碾压质量，初次压实温度应控制在150 ℃以上为宜；进行复压时，应使压实温度控制在140～150 ℃为宜，当其温度低于120 ℃时，压实效果则不明显；故此，终压时易把温度控制在120 ℃左右为宜。在整个压实过程中，还应控制压实机的行进速度，一般应控制在4～6 m/min的速度进行压实，在压实过程中为防止沥青粘结在压路机轮上，应对压路机轮进行喷水处理。

(5)在对摊铺混合料进行碾压时，应保证压实机在进行往返碾压过程中禁止出现急刹车、急停等现象，避免压实过程中路面出现铺层推移现象。在压实机前行推进过程中，相邻碾压重叠层数应大于20 cm，碾压过程中，应避免路面出现推移及波浪现象，保证路面均匀平整，避免离析现象的发生。

3.5 连接缝处理措施

连接缝是由于SBS改性沥青混合料在进行路面铺设过程中，出现中断现象产生的。由于铺设的中断，会在路面铺设过程中出现冷热交替现象，处理不当会产生不贴合分层现象，严重影响工程质量。为保证工程质量，一般会采取如下施工措施：当混合料铺设中断时，在混合料冷却但未完全硬化前，借助切缝机对接缝端部进行垂直下切，使其形成与上线层面垂直的平接缝，但要注意切割过程中不得伤害下层面；对连接缝端部进行连接铺设时，应首先在端部压实段铺设热混合料，对接缝端部进行预热软化处理；如若上下层面在同时铺设预留连接缝时，两个连接缝间距不应小于200 mm，且下层面的连接缝预留时，要与基层施工缝错开，防止反射裂缝的产生。当对连接缝进行铺设碾压时，应对连接缝处的预热料尽心切割清洁处理，以达到连接处的紧密融合，将连接缝处晾置干燥后，进行涂刷粘层油处理，并采用双钢轮机沿着连接缝方向进行碾压，碾压方向应从压实一侧开始，当每完成一次碾压时，向新铺设路面横向移动200 mm，直至全部压实后改为纵向碾压。

4 工程质量检验

当路面进行SBS改性沥青混合料施工时，为保证施工质量，应对拌合机内的沥青混合料及拌和材料进行日检，且每日至少全面检查一次。并对改性沥青混合料进行马歇尔试验，以检测混合料的稳定性、流动值、饱和度及孔隙率指标，以保证沥青混合料的质量。除此之外，当工程施工完成24 h后，续对施工路段采取随机取样检查，对完成铺设路段的路面铺设厚度、混合料压实度，进行检测；并对路面结构的构造深度、弯沉量、平整度进行及时测量，进而保证沥青混合料的路面施工质量。本工程中改性沥青路面质量检测结果如表4所示。