高速公路SBS改性沥青混凝土路面施工技术研究

2022-11-29李燕宁宣涛

交通世界 2022年29期

李燕宁，宣涛

（江西赣东路桥建设集团有限公司，江西抚州 344000）

0 引言

我国部分高速公路路段长期受到高温和雨水侵蚀等作用，导致高速公路沥青路面出现不同程度的病害。为提高高速公路高温稳定性能和水稳定性能，改善高速公路路用性能，本文依托某工程实例，采用线型改性剂和星型改性剂复配制备SBS改性沥青，并结合SBS改性沥青混凝土路面施工工艺，对试验路段检测发现，沥青路面不仅高温和水稳性能得到有效提升，行车舒适性和安全性能也得到有效增强[1]。

1 工程概况

某高速公路项目设计总里程为120km，起点桩号为K1100+000，终点桩号为K1220+000，上面层采用4cm线型改性剂和星型改性剂复配制备的SBS改性沥青混凝土，中下面层采用沥青混凝土和沥青稳定碎石。经过地质勘查发现该项目所处区域为亚热带季风性气候，长期受到高温、雨水侵蚀等作用，以往道路采用普通沥青混凝土路面结构，由于普通沥青混凝土路面结构高温稳定性和水稳定性较差，导致路面发生水损害和裂缝等病害，因此考虑该项目工程地理环境因素，为提高沥青路面试验性能，决定采用线型改性剂和星型改性剂复配制备的SBS改性沥青混凝土路面。本文根据施工规范要求对高速公路各结构层采取的设计方案如表1所示。

表1 项目道路各结构层施工方案

表1 （续）

2 SBS改性沥青性能检测

2.1 原材料性能指标检测

（1）基质沥青

本文试验用沥青选择普通基质沥青，其技术指标测试结果如表2所示。

表2 基质沥青技术指标检测结果

（2）稳定剂

SBS改性剂和沥青各项性能指标存在较大差异，虽然在高温环境下通过搅拌形成混合物，但由于改性剂特殊的物理性质，不能完全溶于沥青中，一部分会在沥青中形成一种不稳定的悬浮物质，因此需要一种添加剂稳定改性与沥青之间的状态。

2.2 不同改性剂种类对沥青性能的影响

为研究不同改性剂对沥青性能的影响，本文在室内采用线型改性剂制备SBS改性沥青试样A，采用星型改性剂制备SBS改性沥青试样B，采用线型改性剂和星型改性剂复配制备SBS改性沥青试样C。制备沥青时需要严格控制试验温度，剪切温度保持在175℃，温度过低会导致剪切不均匀，温度过高会导致沥青性能发生改变，因此需要严格控制温度。剪切沥青时，剪切速度会对SBS改性沥青影响较大，因此控制剪切速度为6 000r/min，沥青剪切完成后对其三大指标进行检测，检测结果如表3所示。

表3 三组SBS改性沥青试验检测结果

由图1可知，试样C高温性能最佳，因为试样C软化点为78.5℃，是三组试样软化点最高值，试样A软化点为75.5℃，试样B软化点为72.5℃；而针入度指标方面，试样B和试样C针入度非常接近，且高于试样A；延度方面试样A、B、C呈线性增加的趋势，试样C延度最佳为41.2cm，试样B延度为39.1cm，试样A为37cm，说明线型改性剂和星型改性剂复配制备的改性沥青可以有效提高其高温稳定性能和可塑性能，因此本文在试验路段采用线型改性剂和星型改性剂复配制备SBS改性沥青进行高速公路路面施工。

图1 三组SBS改性沥青与三大指标关系

2.3 复配比例对路面性能的影响

为研究不同线型改性剂和星型改性剂复配对沥青路面路用性能的影响，本文在试验路段K142+210—K142+310复配比为1，在试验路段K142+210—K142+310复配比为1.5，在试验路段K142+210—K142+310复配比为2，竣工后在三处试验路段进行钻芯取样，在实验室内对试样进行动稳定试验和浸水48h稳定度试验，检测结果如表4所示。

表4 试样动稳定度试验和浸水48h稳定度试验检测结果

由图2可知，试验路段星型改性剂与线型改性剂复配比为1时动稳定度为3 485次/mm，浸水48h稳定度为4.9kN，随着复配比增加到1.5时，动稳定度增加率为61.8%，浸水48h稳定度增加率为28.6%，而复配比进一步增加到2时，动稳定度减小率为36.9%，浸水48h稳定度增加率为23.5%，随着星型改性剂与线型改性剂复配比从1增加到2，动稳定度和浸水48h稳定度先增加后减小，说明复配比为1.5时，SBS改性沥青混凝土具有较好的高温稳定性和水稳定性能，因此本文采用在试验路段采用星型改性剂与线型改性剂复配比1.5制备SBS改性沥青进行高速公路路面施工。

图2 试样动稳定度试验和浸水48h稳定度关系

3 工程实践

3.1 施工工艺

（1）拌和

SBS改性沥青混合料的性能、质量与其拌和存在密切关系，混合料拌和温度控制在180℃，星型改性剂与线型改性剂复配比为1.5，SBS改性沥青混合料的拌和应较普通沥青混合料适当增加15s，保证混合料拌和更加均匀[2]。

（2）运输

SBS改性沥青混合料运输过程中应控制混合料储存温度，因此运输过程中要做好保温措施。为防止混合料在车厢内黏附，因此需要在运输车车厢内壁均匀涂抹润滑剂。此外还需要控制车辆运输速度，运输过程中避免运输车出现加速或停滞的情况，车速保持平稳，尽量减少车辆颠簸过大的情况，否则将会导致材料发生离析的问题[3]。

（3）摊铺

混合料摊铺施工过程中需要严格控制摊铺温度，SBS改性沥青混凝土温度控制在175℃±5℃，当摊铺温度过低时，SBS改性沥青混凝土会迅速冷却，不利于压实[4]。

（4）碾压

摊铺施工完成后，沥青路面温度达到碾压温度时应立即进行压实施工，SBS改性沥青混凝土路面碾压需要严格挑选压实机具，不要选择压实能较低的压实机具，压实施工过程中，保证沥青路面压实度满足施工要求。

3.2 路用性能检测

对本文试验路段SBS改性沥青混凝土路面路用性能进行检测，主要检查项目与检测方法如表5所示。对试验路段K150+210—K151+210和K162+254—K162+310，依据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）对摊铺SBS改性沥青混凝土路面第1年和第2年的构造深度、摆值和平整度进行跟踪检测，检测结果如表6所示。

表5 试验路段检测项目

表6 试验路段三项性能指标检测结果

由表5和表6可知，对试验路段150+210—K151+210和K162+254—K162+310构造深度、摆值和平整度进行检测，结果表明试验路段平整度分别为1.9m/km和1.23m/km，均小于规范要求的4.2m/km，构造深度为0.60mm和0.64mm，均大于规范要求的0.55mm，说明摊铺SBS沥青路面路用性能较好。三项指标均满足《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）要求，说明SBS沥青混凝土路面在实际工程中能得到很好的应用。