浅谈沥青路面使用改性沥青方向

浅谈沥青路面使用改性沥青方向

潘显志

广东粤运佳富实业有限公司523981

摘要：沥青改性的机理在于“通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化等措施，改善沥青或沥青混合料的某些性能，从而提高沥青路面的使用性能，延长路面的使用寿命”。常用的改性剂为高聚物改性剂，如SBS、BSR、PE、EVA等。

关键词：SBS；改性沥青；技术；混合料摊铺

引言：随着国民经济的高速增长，我国高等级公路快速发展。到2012年底，国家高速公路的通车里程已经突破9万公里，其中绝大多数为沥青路面。在交通快速发展的新形势下，世界各国对沥青路面的研究都更深入，新的筑路机械、新的施工工艺、新的施工材料在沥青路面施工中得以广泛运用。近年来，为更好地改善沥青路面的路用性能，提高使用寿命，改性沥青较早地被运用到高速公路建设中，其中大部分高速公路面层较多采用SBS改性沥青。

一、SBS概述

SBS改性沥青是在原有基质沥青（AH-70）的基础上，掺加一定比例的SBS改性剂，经溶胀、磨细、发育而成。改性后的沥青与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在SBS改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验，生产后对其技术指标进行了现场试验，结果表明外掺4.2%SBS的改性沥青，软化点、针入度、延度等指标均满足改性沥青规范要求。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。

二、原材料要求

为了使设计的混合料能够达到实施效果，需要从材料要求、施工工艺、质量控制标准和质量控制方法等诸多方面提出以下要求，希望能够引起注意。

（1）粗集料

2.1.1粗集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，且具有一定硬度和强度。

2.1.2粗集料应具有良好的颗粒形状，破碎砾石用于高速公路、一级公路时，应采用大砾石破碎，并至少应有两个以上的破碎面。

2.1.3对于抗滑表层粗集料应选择硬质岩（中性或基性火成岩）。由于硬质岩石与沥青的粘接力存在着较大差异，粗集料与沥青的粘附性应不小于4级。对于3-5mm石屑部分由于含量较低，并且该部分对沥青混合料形成嵌接结构有一定的作用，建议用硬质岩石屑（玄武岩）。

（2）细集料

细集料包括人工砂、天然砂。沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料，细集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，有适当的颗粒组成，并与改性沥青有良好的粘附性，天然砂由于质量变化大（大部分为中粗砂），形状较圆滑，与沥青的粘附性差，对沥青混合料影响较大。对于高速公路、一级公路沥青混合料，天然砂的含量不宜超过20%，可用0-3mm的石屑粉代替天然砂。

（3）填充料

2.3.1改性沥青混合料填充料宜采用强基性岩石（石灰岩、岩浆岩）等增水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉要求干燥、洁净，不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉。

2.3.2.采用水泥、消石灰粉做填料时，其用量不宜超过矿料总量的2%。

2.3.3.对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉，当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时，经过试验可以部分的使用，回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的四分之一。

三、SBS改性沥青技术要求

（1）高速公路采用SBS改性沥青技术

3.1针入度指标PI由15℃、25℃、30℃等三个以上不同温度的针入度，按式1Gp=AT+K进行线行回归，再计算获得参数A后由下式求得，直线回归的相关系数R不得低于0.997。PI=（20-500A）/（1+50A）

3.2.表中135℃运动粘度可采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052--2000）中的“沥青粘度测定法（勃洛克菲尔德粘度计法）”进行测定，若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和，或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施工要求测定。有条件时应测定改性沥青在60℃时的动力粘度，用毛细管法测定。

3.3改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断的搅拌或泵送循环时，对离析试验指标可不作要求。

3.4.老化试验应采用旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）方法为准；允许采用薄膜加热试验（TFOT）代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。

（2）改性沥青的分类

从改性沥青的概念可以得出，制备改性沥青的方法有两种：一种是化学方式的改性，另一种是物理方式的改性。现阶段我国道路施工使用的改性沥青设备，大部分采用现场加工的方式，属于物理方式改性。

3.2.1掺加改性剂的改性沥青，改性剂可以改善力学性能、改善粘附性、改善耐老化性。改善力学性能可以提高材料的高温稳定性、抗疲劳性、抗低温性等特征。而改善力力学性能部分主要又分为橡胶类（如SBR、EDFM）、热塑性橡胶类（如SBS）、热塑性树脂类（如PE、EVA）。

3.2.2物理改性。物理改性分为三类：矿物填料（如碳黑、硫磺、石棉、木质纤维等）、玻璃纤维格栅、废橡胶粉。

3.2.3调和沥青。一般调和沥青掺假天然沥青，如湖沥青、岩石沥青、海底沥青等。

3.2.4通过沥青工艺制造的改性沥青。包括半氧化沥青、泡沫沥青等。

四、常用改性剂

（1）热塑性橡胶类

热塑性弹性体就是一般所说的热塑性橡胶类改性剂，主要是苯乙烯类嵌段共聚物，如苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS）、苯乙烯-异戊二稀-苯乙烯（SIS）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）等嵌段共聚物，由于它同时拥有树脂和橡胶两类改性沥青的性质与结构，故也称为橡胶树脂类。SBS由于具有良好的弹性（裂缝的自愈性和变形的自恢复性），既能提高沥青的低温抗裂性，增强沥青与石料间的粘附性，，同时能改善沥青的高温稳定性，因此己成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，常用于路面沥青混合料。SE/SB则用于抗氧化、抗高温变形要求高的层面和路面，SIS主要用于热熔性粘结料。

（2）树脂类即热塑性树脂

如无规聚丙烯（APP）、聚氯乙稀（PVC）、聚苯乙烯（PS）、乙烯一乙酸乙烯酷共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）、聚酞胺等。该类改性剂主要提高沥青的高温性能，但与石料的粘附性较差。

（3）橡胶类

橡胶类的改性剂包括乙丙橡胶（EPDM）、丙稀睛丁二烯共聚物（ABR）、异丁稀异戊二稀共聚物（IRI）、苯乙烯异戊二稀橡胶（SRI）、丁苯橡胶S（BR）、丁二苯橡胶（BR）、氯丁橡胶C（R）、天然橡胶N（R）、异戊二稀（IR）等，还有氟橡胶（FR）硅橡胶（SR）等等。其中SBR是世界上应用最广泛的改性剂之一，尤为常见的是它以胶乳形式的使用。氯丁橡胶（CR）具有极性，常掺入煤沥青中使用，已成为煤沥青的改性剂。该类改性剂主要能改善沥青的低温性能，提高沥青的低温抗裂性，适用于北方寒冷地区气候。

五、SBS改性沥青混合料的摊铺

（1）摊铺机的选择与要求

沥青混合料摊铺机的类型较多，高速公路采用履带式摊铺机。

SBS改性沥青多用于中、上面层的施工，中面层摊铺时，为减少沥青混合料的离析，采用两台摊铺机进行梯形摊铺，两台摊铺机前后距离10～20m为宜，同时要注意：上下铺层的纵向接缝应错开20cm以上。在纵向接缝处应有一定的重叠量人工进行修整；为提高平整度，上面层采用1台沥青摊铺机全宽摊铺。

（2）沥青混凝土的摊铺

5.2.1为保证施工平整度和摊铺开工前，提前0.5～1h预热熨平板不低于100℃，将摊铺机的受料斗涂刷一层油水作为防粘隔离剂。

5.2.2等候运料车多于5辆后开始摊铺，摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。

5.2.3检测混合料的质量符合要求后，第一辆运料车缓慢后退到摊铺机的前推滚，将变速器放置空挡，升起车厢，由摊铺机推着汽车一边前进一边想摊铺机受料斗中缓缓卸料，直到受料斗中料满即停止卸料，禁止卸料过猛造成混合料外溢。卸料完毕，汽车驶开，更换另一辆汽车按同样方法卸料。以这种方式保持摊铺机匀速不间断地摊铺沥青混合料。

5.2.4沥青路面不得在气温低于10℃或5℃，以及雨天、路面潮湿的情况下施工。SBS改性沥青混合料的最低摊铺温度不得低于《公路沥青路面施工技术规范》的要求，每天施工开始阶段宜采用较高温度的混合料。

六、沥青混合料的压实

（1）碾压程序

沥青混合料的碾压是保证沥青路面耐用性能的重要环节之一，压实过程是减少沥青混合料中气孔含量的过程。由于SBS改性沥青混合料的温度与沥青黏度的变化关系，要求SBS改性沥青混合料的碾压温度要求较普通沥青混合料要求一般高出20℃。特别是上面层集料多设计为玄武岩，石质坚硬，多棱角，内摩阻力大，层薄而温度降低快等因素，增加了压实的难度。

要求至少配置5台压路机，一般配置2台相同型号大吨位轮胎压路机，3台相同型号双光轮压路机。

压实程序按习惯分为初压、复压、终压三道工序。

①初压的目的是整平和稳定混合料，同事为复压创造有利条件，是压实的基础。初压紧跟摊铺机，尽量少喷水，坚持高温碾压，一般初压开始温度不低于150℃。

②复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密度程度取决于该工序，使用大吨位轮胎压路机完成，速度为50m/min，碾压遍数由试验路段确定。

③终压的目的是消除压实中产生的轨迹，使表面平整度达到或超过要求值。

结束语：

SBS改性沥青混合料路面施工是一项技术性比较强，涉及范围比较广的一个系统工程。现代化的施工机械中，高素质的人员，成熟的施工工艺是必要的质量保证手段，同时必须建立质量岗位责任制。随着SBS改性沥青在我国的进一步推广，必将在我国的道路建设中发挥重要作用，在配比过程中，要充分调动施工人员的积极性和责任心，从原材料把关开始，对沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实等工艺上进行层层把关，这样才能铺筑出优良的路面工程。

参考文献：

（1）贺丽娟.改性沥青混凝土应用问题研究2013.5

（2）易晓颖.改性沥青混凝土配合比设计2011.9

（3）王钟民橡胶粉复合改性沥青浇筑式沥青混凝土性能研究2011.4