SBS改性瀝青在高速公路工程的作用

SBS改性瀝青在高速公路工程的作用作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力與現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵標(biāo)志，公路交通建設(shè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。自第一條高速公路建成通車后，截至2018年底，我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃呀?jīng)超過14.26萬km，穩(wěn)居世界第一。隨著高速公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，大量新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，SBS改性瀝青作為一種新材料，可改善瀝青路面使用性能。為此，本文在充分掌握SBS改性瀝青特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，分析了施工技術(shù)要點(diǎn)等內(nèi)容。SBS改性瀝青作為瀝青混合料的結(jié)合料，已成為高速公路工程瀝青路面應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。它可以有效改善瀝青路面的使用性能，增強(qiáng)路面彈性、韌性及抗車轍能力，降低路面變形程度［1-3］。為此，在高速公路工程建設(shè)中做好SBS改性瀝青施工技術(shù)研究具有重要的意義與價(jià)值。1SBS改性瀝青的特點(diǎn)改性瀝青，是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青、磨細(xì)的橡膠粉或者其他材料等外摻劑（改性劑）制成的瀝青結(jié)合料，從而使瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善［4-6］。SBS改性劑是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，也是一種多相結(jié)構(gòu)的熱塑性彈性體，兼具橡膠和樹脂類兩類改性瀝青的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，具有良好的彈性（變形自恢復(fù)性及裂縫自愈性）。將其用于瀝青混凝土內(nèi)，可進(jìn)一步提高瀝青混合料的抗永久性變形能力、抗低溫開裂能力、疲勞開裂能力和抗水損害能力。當(dāng)SBS改性劑摻加到基質(zhì)瀝青之后，通過剪切、攪拌、發(fā)育等工藝，SBS均勻地分散在瀝青中，SBS端基（聚苯乙烯）轉(zhuǎn)化并流動(dòng)，中基（聚丁二烯）吸收瀝青的軟瀝青質(zhì)組分，形成海綿狀材料，體積增大許多倍，并迅速溶脹。當(dāng)冷卻后，端基再度硬化且物理交聯(lián)，使中基嵌段進(jìn)入具有彈性的三維網(wǎng)狀中，這種通常加工溫度下呈塑性流動(dòng)狀態(tài)，而在常溫下不需要硫化即成橡膠的特點(diǎn)，充分說明SBS改性瀝青具有很好的路用性能。改性劑的摻量根據(jù)基質(zhì)瀝青組分、改性劑各類、外摻劑等種類通過試驗(yàn)確定，一般控制在5%以內(nèi)。SBS改性瀝青的特點(diǎn)如表1所示。2具體案例某高速公路施工段落為30km，四季分明，雨熱同季，但冬季寒冷，夏季炎熱，屬于夏熱冬冷半干區(qū)。該高速公路是“十二五”時(shí)期交通運(yùn)輸發(fā)展的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是某市通往機(jī)場(chǎng)和新區(qū)的唯一便捷通道，并承擔(dān)著較重的交通量。本條高速公路選擇了SBS改性瀝青作為瀝青混合料中的結(jié)合料。結(jié)合工程所在地區(qū)的氣候條件和改性瀝青對(duì)施工工藝特殊性的要求，怎樣保證本工程施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，保證瀝青路面的使用性能，是本工程重點(diǎn)研究的內(nèi)容。在施工過程中，人們主要從以下幾方面進(jìn)行研究控制。2.1改性的生產(chǎn)加工控制改性瀝青生產(chǎn)加工地應(yīng)選擇與工地運(yùn)輸方便、距離近的地方。決定改性瀝青的改性效果和青制作工藝質(zhì)量的關(guān)鍵因素是改性劑與基質(zhì)瀝青的相容性。針對(duì)不同組分的基質(zhì)瀝青，一般通過增加外加劑來改善改性劑與瀝青組分的相容性，提高改性瀝青的質(zhì)量。在生產(chǎn)加工過程中，基質(zhì)瀝青溫度、改性劑顆粒大小、分散程度、發(fā)育時(shí)間等都直接影響改性瀝青的質(zhì)量。生產(chǎn)改性瀝青宜配備快速換熱裝置，進(jìn)行基質(zhì)瀝青升溫，基質(zhì)瀝青的生產(chǎn)溫度控制在170～175℃；為保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，各種材料添加裝置應(yīng)具有自動(dòng)計(jì)量功能；為保證混合均勻性，預(yù)混罐和發(fā)育罐應(yīng)配置攪拌裝置；改性劑通過膠體磨高速剪切研磨，剪切研磨后，SBS細(xì)度為1～10μm，均勻度（大于10μm）的顆粒不大于5%；發(fā)育溫度控制在182～187℃，混合發(fā)育時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，一般為2～6h。外加劑摻加量通過試驗(yàn)確定后，橡膠油可先擇在研麿前和發(fā)育過程中添加，穩(wěn)定劑在發(fā)育結(jié)束后1～1.5h緩慢均勻加入，不可以一次性加工，避免造成改性劑成團(tuán)，同時(shí)要避免攪拌不均勻。2.2配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)經(jīng)過三個(gè)階段，即目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和驗(yàn)證配合比設(shè)計(jì)。由于工地實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境和儀器配置限制，目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證兩個(gè)階段外委至具有甲級(jí)試驗(yàn)資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。配合比所使用的原材料應(yīng)和后續(xù)施工生產(chǎn)的廠家和材質(zhì)保持一致，在配合比設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行全套技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)，集料的針片狀含量、高溫壓碎值、黏附性、CaO含量和磨耗值等指標(biāo)只有符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，方可進(jìn)行設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)中，按照目標(biāo)配合比確定的拌和機(jī)供料比例、進(jìn)料速度進(jìn)行各熱料倉(cāng)取樣，進(jìn)行篩分，確定拌合樓各熱料倉(cāng)配合比。取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，并對(duì)高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和滲水性能等各項(xiàng)使用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，使其符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。2.3拌和本工程根據(jù)工程量，選擇采用日工5000型拌和機(jī)，生產(chǎn)能力能夠滿足施工進(jìn)度要求。瀝青混合料拌和時(shí)間以瀝青均勻裹覆集料為準(zhǔn)，逐盤向拌和機(jī)內(nèi)按比例投入集料-瀝青-礦粉，每盤混合料拌和生產(chǎn)周期為55s（其中干拌時(shí)間為5s），為了保證混合料拌和均勻一致，無花白料，無結(jié)團(tuán)成塊或粗細(xì)離析，項(xiàng)目設(shè)置了專職質(zhì)檢員對(duì)混合料的表觀質(zhì)量和出料溫度進(jìn)行檢測(cè)。拌和過程中逐盤采集并打印各個(gè)傳感器測(cè)量的材料用量、瀝青混合料拌量、拌和溫度等各項(xiàng)參數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，分析原因進(jìn)行整改。為保證混合料的出廠溫度，改性瀝青的生產(chǎn)溫度比普通瀝青混合料提高10～20℃，出廠溫度進(jìn)行逐車檢測(cè)。溫度范圍如表2所示。2.4運(yùn)輸每次運(yùn)料前需要將車廂清理干凈，防止瀝青粘接車廂，在車廂板上涂一薄層隔離劑。為了避免拌合樓向運(yùn)輸車放料造成離析，采用五步裝料法裝料。由于本地區(qū)氣候溫差較大，運(yùn)距較遠(yuǎn)，為了防止溫度散失，防雨、防污染，運(yùn)輸車覆蓋了棉被和雨篷，卸料過程中不揭開篷布。2.5攤鋪攤鋪前應(yīng)提前1h對(duì)攤鋪機(jī)熨平板進(jìn)行預(yù)熱，熨平板的溫度不低于100℃，尤其注意保證冷接縫處?kù)倨桨宓念A(yù)熱溫度，以減少拖痕和拉槽。攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)前面至少有5車混合料等待，卸料過程中邊前進(jìn)，邊收斗，減少攤鋪機(jī)收料斗的收斗頻率，不得中途停機(jī)待料，以提高平整度，減少混合料的離析；布料槽中的高度始終保持在螺旋送料器2/3高度以上，并做到布料均勻。攤鋪過程中不得隨意變更速度或停頓，攤鋪速度根據(jù)生產(chǎn)能力、攤鋪寬度、攤鋪厚度確定，并控制在2.5～3.0m/min；攤鋪過程中應(yīng)有專人緊跟攤鋪機(jī)檢查混合料攤鋪面是否有集料離析，及時(shí)進(jìn)行撒料和換填?？紤]到ATB-25厚度較大，為提高初始?jí)簩?shí)度，保證平整度，夯錘振實(shí)系數(shù)根據(jù)攤鋪速度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，初始?jí)簩?shí)度控制在80%以上。為保障粗集料與細(xì)集料均勻分布，不出現(xiàn)粗細(xì)集料離析，在攤鋪機(jī)熨平板兩側(cè)加設(shè)橡膠擋板或，距離基層頂面小于10cm，不讓粗集料滾落在下細(xì)集料上。瀝青混合料的攤鋪溫度下面層和上面層均不得低于165℃。攤鋪現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人量測(cè)混合料的攤鋪溫度，并做好記錄，對(duì)于不符合溫度要求的瀝青混合料及時(shí)清除。2.6碾壓待完成瀝青混合料攤鋪施工之后，便可進(jìn)入碾壓施工階段，碾壓溫度符合表3要求。為避免膠輪壓路機(jī)的輪胎與材料粘黏，本工程通過創(chuàng)新采用自動(dòng)噴淋裝置。碾壓工藝可采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)+膠輪壓路機(jī)的方式進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，具體如下：初壓采用2臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)碾壓2遍，1靜1振，碾壓速度為2～3km/h，輪跡重疊1/3；復(fù)壓采用2臺(tái)膠輪壓路機(jī)揉搓碾壓4～6遍，碾壓速度為3～5km/h，輪跡重疊1/3～1/2，冷態(tài)時(shí)的輪胎充氣壓力不小于0.55MPa，輪胎發(fā)熱后不小于0.6MPa，各個(gè)輪胎的氣壓應(yīng)大體相同；終壓采用1臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收面1～2遍，碾壓速度為3～5km/h，輪跡重疊1/3，使表面平整無輪跡。邊部碾壓采用1臺(tái)小型雙鋼輪壓路機(jī)碾壓4遍，2遍弱振2遍強(qiáng)振，碾壓速度為3.0～5.0km/h。3質(zhì)量檢驗(yàn)施工過程中自覺進(jìn)行自檢、互檢、交接檢，并定期不定期地組