SBS改性瀝青配合比設(shè)計及施工技術(shù)的探討

關(guān)于SBS改性瀝青配合比設(shè)計及施工技術(shù)的探討

[摘要] 在良好的設(shè)計配合比和施工條件下，SBS瀝青能使瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性明顯提高。本文將根據(jù)南二路的施工試驗情況，簡要講述SBS改性瀝青的施工技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞： SBS瀝青混合料 配合比設(shè)計 技術(shù)要求
一、引言
聚合物改性瀝青是一種技術(shù)含量和附加值較高的新型優(yōu)質(zhì)筑路材料。它通過把聚合物摻入道路瀝青中而改善使用性能，能顯著延長路面壽命、降低噪聲、提高行車舒適性和安全性，SBS瀝青作為一種改性瀝青膠結(jié)料，早在20世紀90年代就已出現(xiàn)，由于SBS是一種熱塑性橡膠共聚物，使用量大，費用較高，由于受經(jīng)濟條件限制，所以在國內(nèi)一直沒有大面積推廣。在2002年由華東石油大學研究所研制成功SBS瀝青改性劑，與東營市公路局材料處合作生產(chǎn)SBS改性瀝青混合料，并在東營市南二路進行施工試驗，下面結(jié)合東營市南二路一期工程的施工、監(jiān)理情況，談談對SBS瀝青配合比設(shè)計以及工程施工過程中的注意事項。
二、SBS改性瀝青概述
SBS改性瀝青是在原有基質(zhì)瀝青（AH-70）的基礎(chǔ)上，摻加2.5%、3.0%、4.0％的SBS改性劑，改性后的瀝青，與原瀝青相比，其高溫粘度增大，軟化點升高。在良好的設(shè)計配合比和施工條件下，瀝青路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性明顯提高。在SBS改性瀝青生產(chǎn)過程中進行了大量的室內(nèi)試驗，生產(chǎn)后對其技術(shù)指標進行了現(xiàn)場實驗，實驗結(jié)果表明，外摻3.0%SBS的改性瀝青，軟化點、針入度等指標均滿足改性瀝青規(guī)范要求，可用SBS改性瀝青做瀝青混合料的配合比設(shè)計。
三、SBS瀝青混合料的配合比設(shè)計
為了使設(shè)計的混合料能夠達到實施效果，需要從材料要求、施工工藝、質(zhì)量控制標準和質(zhì)量控制方法等諸多方面提出以下要求，希望能夠引起注意。
（一）、原材料要求
1-1粗集料：
用于改性瀝青混合料面層的粗集料，宜采用碎石或碎礫石，其粒徑規(guī)格和質(zhì)量要求均應符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032-94）的規(guī)定
1.粗集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質(zhì)，且具有一定硬度和強度。
2.粗集料應具有良好的顆粒形狀，破碎礫石用于高速公路、一級公路時，應采用大礫石破碎，并至少應有兩個以上的破碎面。
3、對于抗滑表層粗集料應選擇硬質(zhì)巖（中性或基性火成巖）。由于硬質(zhì)巖石與瀝青的粘接力存在著較大差異，粗集料與瀝青的粘附性應不小于4級。對于3－5mm 石屑部分由于含量較低，并且該部分對瀝青混合料形成嵌接結(jié)構(gòu)有一定的作用，建議用硬質(zhì)巖石屑（玄武巖）。
1-2細集料
細集料包括人工砂、天然砂。瀝青路面面層宜采用人工砂作為細集料，細集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質(zhì)，有適當?shù)念w粒組成，并與改性瀝青有良好的粘附性，天然砂由于質(zhì)量變化大（大部分為中粗砂），形狀較圓滑，與瀝青的粘附性差，對瀝青混合料影響較大。對于高速公路、一級公路瀝青混合料，天然砂的含量不宜超過20％，可用0-3mm的石屑粉代替天然砂。
1-3填充料
用于改性瀝青混合料面層的填料應潔凈、干燥，其質(zhì)量應符合《公路瀝青路面技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)要求。
1、改性瀝青混合料填充料宜采用強基性巖石（石灰?guī)r、巖漿巖）等增水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，礦粉要求干燥、潔凈，不宜使用混合料生產(chǎn)中干法除塵的回收粉。
2、采用水泥、消石灰粉做填料時，其用量不宜超過礦料總量的2%。
3、對于瀝青表面層混合料不推薦使用在混合料生產(chǎn)排回收粉，當塑性指數(shù)小于4且親水系數(shù)小于0.8時，經(jīng)過試驗可以部分的使用，回收粉用量每盤不能超過礦粉總量的四分之一。
1－4、SBS改性瀝青技術(shù)要求
技 術(shù) 指 標 SBS改性瀝青
針入度25℃，100g，5s(0.1mm) 最小 60
針入度指數(shù)PI 最小『1』 －0.2
延度5℃,5cm/min(cm) 最小 30
軟化點，TR&B (℃) 最小 55
含蠟量(蒸餾法)（％） 最大 3
運動粘度135℃（Pa.s） 最大『2』 3
閃點(℃) 最小 230
溶解度(%) 最小 99
離析，軟化點差(℃) 最大『3』 2.5
彈性恢復25℃(%) 最小 65
旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）后殘留物『4』 
質(zhì)量損失(%) 最大 1.0
針入度比25℃（％） 最小 60
延度5℃（cm） 最小 20
注：[1]針入度指標PI由15℃、25℃、30℃等三個以上不同溫度的針入度，按式1Gp=AT+K進行線行回歸，再計算獲得參數(shù)A后由下式求得，直線回歸的相關(guān)系數(shù)R不得低于0.997。
PI=(20-500A)/(1+50A)
[2]表中135℃運動粘度可采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ052-93）中的“瀝青粘度測定法（勃洛克菲爾德粘度計法）”
進行測定。若在不改變改性瀝青物理力學性質(zhì)并符合安全條件的溫度下易于泵送和拌和，或經(jīng)試驗證明適當提高泵送和拌和溫度時能保證改性瀝青的質(zhì)量，容易施工，可不要求測定。有條件時應測定改性瀝青在60℃時的動力粘度，用毛細管法測定。
[3]改性瀝青在現(xiàn)場制作后立即使用或貯存期間進行不間斷的攪拌或泵送循環(huán)時，對離析試驗指標可不作要求。
[4]老化試驗應采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）方法為準；允許采用薄膜加熱試驗(TFOT)代替，但必須在報告中注明，且不得作為仲裁結(jié)果。
1-5、SBS改性瀝青試驗中應注意的問題
1、試驗樣品的取樣
在施工過程中所用的改性瀝青每車都必須檢驗。取樣一定要均勻，具有代表性。對每份試樣應加熱后一次澆滿所需的試模，不宜重復加熱使用。試驗澆模的溫度必須達到160℃以上，并且澆模和混合料的制備之前，必須充分攪拌均勻。
2、做軟化點試驗時，必須按試驗規(guī)程將試樣加熱至充分流到后，澆注試樣環(huán)，不允許使用其他方法填滿試樣環(huán)，否則試驗結(jié)果誤差很大。
（二）、瀝青混合料配合比設(shè)計：
改性瀝青混合料的配合比設(shè)計，應遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計的目標配合比、生產(chǎn)配合比及試拌試鋪的三個階段，確定礦料級配及最佳改性瀝青用量。
2-1級配
瀝青混合料配合比設(shè)計級配應采用貝雷法進行設(shè)計，級配選擇原則：AC-13I型混合料2.36mm以下篩孔通過量應取級配下限以達到密實、嵌擠。
2-2粉料比
小于0.075mm含量的多少對瀝青混合料體積指標和路用性能影響很大，混合料級配中小于0.075mm的含量必須考慮粗集料本應含有的粉塵部分。要求礦粉含量不超過瀝青含量，小于0.075mm部分與瀝青含量之間的比值即粉料比應存在1－

1.2之間，對瀝青面層混合料礦粉含量宜取4.5－5％。
2-3混合料技術(shù)指標
為有效的提高瀝青路面的性能，表面層瀝青混合料一方面要滿足泌水條件，另一方面，又要防止出現(xiàn)超密現(xiàn)象，因此，需要對瀝青混合料的體積指標進行進一步的限制，見下表所示。

試驗項目 技術(shù)要求 備注
擊實次數(shù) (次) 雙面各75 
瀝青混合料的理論最大相對密度以實測法為準
穩(wěn)定度 （KN） ＞7.5 
流值 (0.1mm) 20－40 
空隙率AV （％） 3-6 
飽和度VFA （％） 70－85 
礦料間隙VMA （％） 根據(jù)最大粒徑參照規(guī)范 
擊實溫度 （℃） 160 
殘留穩(wěn)定度 （％） ＞80 
車轍試驗動穩(wěn)定度 （次/mm） ＞2000 
2-4注意事項
改性瀝青混和料的設(shè)計過程中以下問題上引起注意。
A、混和料的拌合和擊實溫度應根據(jù)改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范和根據(jù)瀝青膠結(jié)料的粘溫關(guān)系曲線進行確定，進行室內(nèi)配合比設(shè)計時的拌合、擊實溫度應與拌合廠拌合溫度、現(xiàn)場碾壓溫度一致。建議溫度見下表：
改性瀝青的試驗和施工溫度
溫 度 密級配瀝青混合料
拌合溫度 不小于160℃
初壓溫度 不小于150℃
復壓溫度 不小于140℃
終壓溫度 不小于120℃

B、試驗取樣和拌合時要保證瀝青膠結(jié)料的均勻性，應將制備好的膠結(jié)料拌合均勻后進行取樣和混合料的制備。
C、混合料體積指標的測定要統(tǒng)一，對于密級配瀝青混合料試件密度的測定應統(tǒng)一采用表干法。
D、改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性應符合以下兩個指標要求，達不到要求時應采取抗剝落措施：
(1)、采用“瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗”方法測定的48h浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗殘留穩(wěn)定度不應小于80%。
（2）、采用“瀝青混合料凍融劈裂試驗”方法測定的劈裂強度比不應小于80%。
四、 SBS瀝青混合料的施工
SBS瀝青是一種以彈性塑膠類改性瀝青，正確使用可以顯著提高瀝青面層的抗車轍性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延長公路的壽命。與AH-70基質(zhì)瀝青相比，SBS瀝青的粘度和軟化點顯著增加，SBS瀝青的運輸儲存和路面面層施工有一些與基質(zhì)瀝青不同的要求，只有正確使用才能達到預期效果。
1、運輸?shù)募夹g(shù)要求
SBS瀝青在生產(chǎn)工廠裝車溫度必須保持在160℃以上，運到混合料拌合場的溫度不應低于140℃,運輸車輛須在24小時內(nèi)運到指定地點，并及時把瀝青泵送到瀝青儲存罐中。
2、瀝青拌合場儲存的技術(shù)要求
SBS瀝青的儲存溫度應保持在150℃左右，若溫度低于所要求的儲存溫度，SBS瀝青的粘度過大，從而導致瀝青罐的油管路堵塞，最后只能停產(chǎn)修理。
瀝青熱拌廠應盡量少儲存SBS瀝青，做到隨進隨用，用時多存，不用時少存，存貯是不宜超過24h。
當一天的施工任務完成后，應盡量用完罐中的瀝青，或者給瀝青罐加滿瀝青，或把剩余的少量瀝青抽到其它儲存罐內(nèi)，以減少瀝青與空氣接觸的表面積，從而防止瀝青老化。
瀝青拌合廠儲存罐大部分為臥式，為保證SBS改性瀝青的均勻性，應在貯存罐頂部安裝攪拌器，或用貯存罐中自帶攪拌器，攪拌器每3小時攪拌一次，攪拌時間每次20分鐘。
3、泵送的技術(shù)要求
SBS瀝青運輸、儲存溫度要求較高，當生產(chǎn)混合料時需要用瀝青泵送到混合料攪拌機中，由于瀝青泵帶有過濾器易被某些物質(zhì)堵塞過濾器網(wǎng)眼，從而影響瀝青的泵送能力，建議使用網(wǎng)眼較大的過濾器（9.5mm以上），同時加強瀝青管線的保溫措施，以防止管線中的SBS瀝青溫度降低堵塞管線。
4、拌合、運輸?shù)募夹g(shù)要求
為保證瀝青混合料的質(zhì)量更穩(wěn)定，瀝青用量更準確，宜采用間隙式拌和機拌和。拌和必須均勻，只有SBS瀝青改性劑完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能，對于密級配（AC-13I）混合料，應做到拌合后的混合料均勻一致，無細料和粗料分離及花白、結(jié)成團塊的現(xiàn)象。由于SBS改性瀝青混合料的施工溫度要求較高，建議拌合溫度控制在160℃,運輸車必須加蓋篷布或其它保溫材料，防止結(jié)合料表面結(jié)硬，為確保攤鋪連續(xù)以及平整度大小符合技術(shù)規(guī)范要求，必須保證攤鋪機前至少兩輛車等待卸料，決不能出現(xiàn)攤鋪機等車的現(xiàn)象。其余要求應滿足改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求。
5、攤鋪的技術(shù)要求
SBS瀝青混合料在攤鋪時應盡量連續(xù)不斷的施工，以減少攤鋪機和壓路機的停頓，應盡量減少橫縫，提高其面層平整度。為提高路面的平整度，表面層宜采用攤鋪前后保持相同高差的雪橇式攤鋪厚度控制方式。由于SBS瀝青粘度較大，粘附力強，用部分攤鋪機的后雪橇是膠輪式結(jié)構(gòu)，膠輪易粘附混合料細顆粒，影響平整度，所以攤鋪機后雪橇是膠輪式結(jié)構(gòu)的必須改成鋼滑靴式結(jié)構(gòu)。攤鋪速度應控制在2米/分鐘，做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，禁止隨意變換速度或中途停頓。
提高攤鋪過程中的預壓密實度。改性瀝青SBS混合料在高溫狀態(tài)下主要是靠粗集料的嵌擠作用，可適當提高夯錘振搗頻率，使剩余壓實系數(shù)減少，初壓的痕跡也極小，進而確保路面的最終平整度。
6、碾壓的技術(shù)要求
對于密級配型混合料，其適宜的碾壓溫度范圍是130℃－150℃，其最終碾壓溫度不低于110℃。
SBS瀝青混合料的壓實工藝本著以下原則進行：按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”“碾壓八字方針進行碾壓，壓路機必須緊跟攤鋪機的后面，只有在高溫條件下碾壓才能取得更好的效果，壓實速度控制在4－5km/h。碾壓速度均衡，倒退時關(guān)閉振動，方向要逐漸地改變，不許擰著彎行走，對每一道碾壓起點或終點可稍微扭彎碾壓，消除碾壓接頭輪跡。決不允許在新鋪瀝青混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動位置。突然剎車或停車休息，通過南二路第一、二合同段SBS瀝青試驗段，確定的壓實工藝為DD110或DD130壓路機2－3檔各碾壓3遍，即初壓1遍，高頻低幅振動碾壓2遍，終壓2遍。特別注意：施工時若發(fā)現(xiàn)壓路機粘輪時，用洗衣粉水較好。
7、SBS瀝青混合料的質(zhì)量控制
對于瀝青面層混合料，現(xiàn)場的壓實效果應采用空隙率和壓實度雙向控制。空隙率計算所需的最大理論密度以每天實測為準，測試按照“瀝青路面混合料最大相對密度試驗（真空法）（T0711－93）”進行。現(xiàn)場瀝青混合料空隙率為3%－6%。表面層瀝青混合料壓實度的檢驗，以實測芯樣為準。
五、 結(jié)束語
隨著SBS改性瀝青在我國的進一步推廣，必將在我國的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用，希望通過以上對SBS改性瀝青在生產(chǎn)施工中應注意的施工技術(shù)要求，對大家有所幫助，以上不足之處，望各位同仁提出寶貴意見。
參考文獻：
［1］公路工程瀝青及瀝

青混合料試驗規(guī)程JTJ052-2000. 北京：人民交通出版社，2000
［2］呂偉民．瀝青混合料設(shè)計原理與方法．上海：同濟大學出版社，2000
［3］公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTJ032—94．北京：人民交通出版社，1994

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