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【摘 要】在良好的设计配合比和施工条件下,SBS沥青能使沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。本文将根据工程实践,简要讲述SBS改性沥青的施工技术要求。
【关键词】 SBS沥青混合料;配合比设计;技术要求
Shallow talk SBS to change sex asphalt match ratio design and construction technique
Zhang Song-kai
(Zhejiang lianghe transportation construction limited company Ningbo Zhejiang 315000)
【Abstract】At good of design match ratio and construction under the condition, SBS asphalt ability make asphalt road's durable and heat stability of the noodles obvious exaltation.This text will practice according to the engineering, the synopsis relate SBS to change sex asphalt of construction technique request.
【Key words】The SBS asphalt mixture anticipate;Match ratio design;Technique request
1. 引言
聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。它通过把聚合物掺入道路沥青中而改善使用性能,能显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性,SBS沥青作为一种改性沥青胶结料,早在20世纪90年代就已出现,SBS是一种热塑性橡胶共聚物,近几年在国内大面积推广。扶项高速公路上面层均采用SBS改性沥青混合料,SBS改性沥青为现场加工生产。通过各项试验检测,结合工程的施工情况,下面谈谈对SBS沥青配合比设计以及工程施工过程中的注意事项。
2. SBS改性沥青概述
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。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,可用此SBS改性沥青做沥青混合料的配合比设计。
3. SBS沥青混合料的配合比设计
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:
3.1 原材料要求
3.1.1 粗集料:用于改性沥青混合料面层的粗集料,宜采用碎石或碎砾石,其粒径规格和质量要求均应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTF40-2004)的规定:
(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)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。
(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)。
3.1.2 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%。
3.1.3 填充料。用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥,其质量应符合《公路沥青路面技术规范》规定的技术要求。
(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)等憎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)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%。
(3)对于沥青表面层混合料不推荐使用混合料生产时产生的回收粉,当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时,经过试验可以部分使用,回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的四分之一。
3.1.4 SBS改性沥青技术要求,扶项高速公路采用SBSI-D型,技术指标及试验结果见表1。
3.1.5 SBS改性沥青试验中应注意的问题。
(1)试验样品的取样,在施工过程中所用的改性沥青每罐都必须检验。取样一定要均匀,具有代表性。对每份试样应加热后一次浇满所需的试模,不宜重复加热使用。试验浇模的温度必须达到160℃以上,并且浇模和混合料的制备之前,必须充分搅拌均匀。
(2)做软化点试验时,必须按试验规程将试样加热至充分流动后,浇注试样环,不允许使用其他方法填满试样环,否则试验结果误差很大。
3.2 沥青混合料配合比设计:改性沥青混合料的配合比设计,应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段,确定矿料级配及最佳改性沥青用量。
3.2.1 级配。沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计,级配选择原则:AC-13型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。
3.2.2 粉胶比。小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大,混合料级配中小于0.075mm的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量,小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值即粉胶比应在0.8-1.6之间,对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5-5%。
3.2.3 混合料技术指标。为有效的提高沥青路面的性能,表面层沥青混合料一方面要满足渗水条件,另一方面,又要满足抗滑要求,因此,需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制,AC-13技术要求及试验结果见表2。
3.2.4 注意事项。改性沥青混和料的设计过程中以下问题应引起注意。
3.2.4.1 混和料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温关系曲线进行确定,进行室内配合比设计时的拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度一致。建议温度见表3。
3.2.4.2 试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性,应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和混合料的制备。
3.2.4.3 混合料体积指标的测定要统一,对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干法。
3.2.4.4 改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求,达不到要求时应采取抗剥落措施:
(1)采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的48h浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应小于80%。
(2)采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于80%。
4. SBS沥青混合料的施工
SBS沥青是一种弹性塑胶类改性沥青,正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能,增加耐久性,增加抗老化能力,延长公路的寿命。与AH-70基质沥青相比,SBS沥青的粘度和软化点显著增加,SBS沥青的储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求,只有正确使用才能达到预期效果。
4.1 沥青拌合场储存的技术要求。SBS沥青的储存温度应保持在150℃左右,若温度低于所要求的储存温度,SBS沥青的粘度过大,从而导致沥青罐的油管路堵塞,最后只能停产修理。
沥青热拌厂应尽量少储存SBS沥青,做到随加工随用,用时多存,不用时少存,存贮是不宜超过48h。
当一天的施工任务完成后,应尽量用完罐中的沥青,或者给沥青罐加满沥青,或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内,以减少沥青与空气接触的表面积,从而防止沥青老化。
沥青拌合厂储存罐大部分为卧式,为保证SBS改性沥青的均匀性,应在贮存罐顶部安装搅拌器,或用贮存罐中自带搅拌器,搅拌器应经常不断地搅拌。
4.2 泵送的技术要求。SBS改性沥青储存温度要求较高,当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中,由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼,从而影响沥青的泵送能力,建议使用网眼较大的过滤器(9.5mm以上),同时加强沥青管线的保温措施,以防止管线中的SBS沥青温度降低堵塞管线。
4.3 拌合、运输的技术要求。为保证沥青混合料的质量更稳定,沥青用量更准确,宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀,只有SBS沥青改性剂完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能,对于密级配(AC-13I)混合料,应做到拌合后的混合料均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。由于SBS改性沥青混合料的施工温度要求较高,建议拌合温度应大于160℃,运输车必须加盖篷布或其它保温材料,防止结合料表面结硬,为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求,必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料,决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。
4.4 摊铺的技术要求。SBS沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,应尽量减少橫缝,提高其面层平整度。为提高路面的平整度,表面层宜采用非接触式浮动基准梁进行控制。由于SBS沥青粘度较大,粘附力强,用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2米/分钟,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。
提高摊铺过程中的预压密实度,改性沥青SBS混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压的痕迹也极小,进而确保路面的最终平整度。
4.5 碾压的技术要求。对于密级配型混合料,其适宜的碾压温度范围是130℃~150℃,其最终碾压温度不低于110℃。
SBS沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4~5Km/h。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置,突然刹车或停车休息。通过扶项路面六标SBS沥青试验段,确定的压实工艺为DD110或DD130压路机2~3档各碾压3遍,即初压1遍,高频低幅振动碾压2遍,终压2遍。
4.6 SBS沥青混合料的质量控制。对于沥青面层混合料,现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准,测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验(真空法)(T0711-93)”进行。现场沥青混合料空隙率为3%~6%。表面层沥青混合料压实度的检验,以实测芯样为准。
5. 结束语
SBS改性沥青混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和耐候性,从而改善了沥青混凝土的使用性能,大大延长了路面的使用寿命,减少了后期养护,降低了成本,因此在沥青路面施工中应用越来越广泛。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。
[文章编号]1619-2737(2010)04-20-084
【关键词】 SBS沥青混合料;配合比设计;技术要求
Shallow talk SBS to change sex asphalt match ratio design and construction technique
Zhang Song-kai
(Zhejiang lianghe transportation construction limited company Ningbo Zhejiang 315000)
【Abstract】At good of design match ratio and construction under the condition, SBS asphalt ability make asphalt road's durable and heat stability of the noodles obvious exaltation.This text will practice according to the engineering, the synopsis relate SBS to change sex asphalt of construction technique request.
【Key words】The SBS asphalt mixture anticipate;Match ratio design;Technique request
1. 引言
聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。它通过把聚合物掺入道路沥青中而改善使用性能,能显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性,SBS沥青作为一种改性沥青胶结料,早在20世纪90年代就已出现,SBS是一种热塑性橡胶共聚物,近几年在国内大面积推广。扶项高速公路上面层均采用SBS改性沥青混合料,SBS改性沥青为现场加工生产。通过各项试验检测,结合工程的施工情况,下面谈谈对SBS沥青配合比设计以及工程施工过程中的注意事项。
2. SBS改性沥青概述
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。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,可用此SBS改性沥青做沥青混合料的配合比设计。
3. SBS沥青混合料的配合比设计
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:
3.1 原材料要求
3.1.1 粗集料:用于改性沥青混合料面层的粗集料,宜采用碎石或碎砾石,其粒径规格和质量要求均应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTF40-2004)的规定:
(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)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。
(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)。
3.1.2 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%。
3.1.3 填充料。用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥,其质量应符合《公路沥青路面技术规范》规定的技术要求。
(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)等憎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)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%。
(3)对于沥青表面层混合料不推荐使用混合料生产时产生的回收粉,当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时,经过试验可以部分使用,回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的四分之一。
3.1.4 SBS改性沥青技术要求,扶项高速公路采用SBSI-D型,技术指标及试验结果见表1。
3.1.5 SBS改性沥青试验中应注意的问题。
(1)试验样品的取样,在施工过程中所用的改性沥青每罐都必须检验。取样一定要均匀,具有代表性。对每份试样应加热后一次浇满所需的试模,不宜重复加热使用。试验浇模的温度必须达到160℃以上,并且浇模和混合料的制备之前,必须充分搅拌均匀。
(2)做软化点试验时,必须按试验规程将试样加热至充分流动后,浇注试样环,不允许使用其他方法填满试样环,否则试验结果误差很大。
3.2 沥青混合料配合比设计:改性沥青混合料的配合比设计,应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段,确定矿料级配及最佳改性沥青用量。
3.2.1 级配。沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计,级配选择原则:AC-13型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。
3.2.2 粉胶比。小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大,混合料级配中小于0.075mm的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量,小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值即粉胶比应在0.8-1.6之间,对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5-5%。
3.2.3 混合料技术指标。为有效的提高沥青路面的性能,表面层沥青混合料一方面要满足渗水条件,另一方面,又要满足抗滑要求,因此,需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制,AC-13技术要求及试验结果见表2。
3.2.4 注意事项。改性沥青混和料的设计过程中以下问题应引起注意。
3.2.4.1 混和料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温关系曲线进行确定,进行室内配合比设计时的拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度一致。建议温度见表3。
3.2.4.2 试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性,应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和混合料的制备。
3.2.4.3 混合料体积指标的测定要统一,对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干法。
3.2.4.4 改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求,达不到要求时应采取抗剥落措施:
(1)采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的48h浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应小于80%。
(2)采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于80%。
4. SBS沥青混合料的施工
SBS沥青是一种弹性塑胶类改性沥青,正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能,增加耐久性,增加抗老化能力,延长公路的寿命。与AH-70基质沥青相比,SBS沥青的粘度和软化点显著增加,SBS沥青的储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求,只有正确使用才能达到预期效果。
4.1 沥青拌合场储存的技术要求。SBS沥青的储存温度应保持在150℃左右,若温度低于所要求的储存温度,SBS沥青的粘度过大,从而导致沥青罐的油管路堵塞,最后只能停产修理。
沥青热拌厂应尽量少储存SBS沥青,做到随加工随用,用时多存,不用时少存,存贮是不宜超过48h。
当一天的施工任务完成后,应尽量用完罐中的沥青,或者给沥青罐加满沥青,或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内,以减少沥青与空气接触的表面积,从而防止沥青老化。
沥青拌合厂储存罐大部分为卧式,为保证SBS改性沥青的均匀性,应在贮存罐顶部安装搅拌器,或用贮存罐中自带搅拌器,搅拌器应经常不断地搅拌。
4.2 泵送的技术要求。SBS改性沥青储存温度要求较高,当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中,由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼,从而影响沥青的泵送能力,建议使用网眼较大的过滤器(9.5mm以上),同时加强沥青管线的保温措施,以防止管线中的SBS沥青温度降低堵塞管线。
4.3 拌合、运输的技术要求。为保证沥青混合料的质量更稳定,沥青用量更准确,宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀,只有SBS沥青改性剂完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能,对于密级配(AC-13I)混合料,应做到拌合后的混合料均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。由于SBS改性沥青混合料的施工温度要求较高,建议拌合温度应大于160℃,运输车必须加盖篷布或其它保温材料,防止结合料表面结硬,为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求,必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料,决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。
4.4 摊铺的技术要求。SBS沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,应尽量减少橫缝,提高其面层平整度。为提高路面的平整度,表面层宜采用非接触式浮动基准梁进行控制。由于SBS沥青粘度较大,粘附力强,用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2米/分钟,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。
提高摊铺过程中的预压密实度,改性沥青SBS混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压的痕迹也极小,进而确保路面的最终平整度。
4.5 碾压的技术要求。对于密级配型混合料,其适宜的碾压温度范围是130℃~150℃,其最终碾压温度不低于110℃。
SBS沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4~5Km/h。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置,突然刹车或停车休息。通过扶项路面六标SBS沥青试验段,确定的压实工艺为DD110或DD130压路机2~3档各碾压3遍,即初压1遍,高频低幅振动碾压2遍,终压2遍。
4.6 SBS沥青混合料的质量控制。对于沥青面层混合料,现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准,测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验(真空法)(T0711-93)”进行。现场沥青混合料空隙率为3%~6%。表面层沥青混合料压实度的检验,以实测芯样为准。
5. 结束语
SBS改性沥青混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和耐候性,从而改善了沥青混凝土的使用性能,大大延长了路面的使用寿命,减少了后期养护,降低了成本,因此在沥青路面施工中应用越来越广泛。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。
[文章编号]1619-2737(2010)04-20-084