SBS改性瀝青作為瀝青混合材料的結合材料,已成為高速公路工程瀝青路面應用的發展趨勢。有效改善瀝青路面的使用性能,提高路面彈性、韌性和抗車轍能力,降低路面變形程度1-3。因此,在高速公路工程建設中進行SBS改性瀝青工程技術研究具有重要意義和價值。
1SBS改性瀝青的特點
改性瀝青,是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青、磨細的橡膠粉或者其他材料等外摻劑(改性劑)制成的瀝青結合料,從而使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善[4-6]。SBS改性劑是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌層共聚物,也是多相結構的熱塑性彈性體,具有橡膠和樹脂類兩種改性瀝青的結構和性質,具有良好的彈性(變形自恢復性和裂縫自愈性)。用于瀝青混凝土,可進一步提高瀝青混合物的耐永久變形能力、耐低溫裂紋能力、疲勞裂紋能力和耐水損傷能力。
SBS改性劑混基質瀝青混合后,通過剪切、攪拌、發育等技術,SBS均勻分散在瀝青中,SBS端基(聚苯乙烯)轉換流動,中基(聚丁二烯)吸收瀝青的軟瀝青質成分,形成海綿狀材料冷卻后,端基再次硬化物理交聯,使中基嵌段進入具有彈性的三維網狀,通常在加工溫度下呈塑性流動狀態,常溫下不需要硫化而成為橡膠的特征,SBS改性瀝青具有良好的道路性能。改性劑的配合量根據基質瀝青成分、改性劑各種、外配合劑等種類通過試驗確定,一般控制在5%以內。SBS改性瀝青的特點如表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,但冬冷夏熱,屬夏熱冬冷半干區。該高速公路是十二五時期交通運輸發展的重點建設項目,是某市通往機場和新區的唯一便利通道,承擔著較重的交通量。本條高速公路選用SBS改性瀝青作為瀝青混料中的結合料。結合工程所在地區氣候條件和改性瀝青對施工工藝特殊性的要求,如何保證本工程施工質量的穩定性,保證瀝青路面的使用性能,是本工程重點研究的內容。在施工過程中,人們主要從以下幾方面進行研究控制。
2.1改性的生產加工控制
改性瀝青生產加工地應選擇與工地運輸方便、距離近的地方。決策改性瀝青改性功效和青制作工藝品質的關鍵要素是改性劑與基質瀝青的相容性。針對不同成分的基質瀝青,一般通過添加外加劑來改善改性劑與瀝青成分的相容性,提高改性瀝青的質量。在生產加工過程中,基質瀝青溫度、改性劑顆粒大小、分散程度、發育時間等直接影響改性瀝青的質量。生產改性瀝青應配備快速熱交換裝置,進行基質瀝青升溫,為保證基質瀝青生產溫度控制在170~175℃的計量準確性,各種材料添加裝置應具有自動計量功能,為保證混合均勻性,預混合罐和發育罐應配置混合裝置的改性劑用膠體研磨高速剪切研磨,剪切研磨后,SBS細度為1~10μm,均勻度(10μm以上)粒子不超過5%的發育溫度控制在182~187℃,混合發育時間根據試驗結果確定,一般為2~6h外加劑的配合量經試驗確定后,橡膠油可以在研究面前和發育過程中添加,穩定劑在發育結束后1~1.5h慢均勻加入,不能一次加工,不能使改性劑成團,也不能使攪拌不均勻。
2.2配比設計
配比設計經過三個階段,即目標配比設計、生產配比設計和驗證配比設計。由于施工現場實驗室試驗環境和儀器配置的限制,目標配合比設計和生產配合比驗證兩個階段外委員會設計和驗證具有甲級試驗資格的機構。配合比使用的原材料必須與后續施工生產的廠家和材質一致。配合比設計前,必須進行一套技術指標檢查。材料的針狀含量、高溫壓碎值、粘附性、CaO含量和磨損值等指標只能滿足規范和設計要求進行設計。在生產配合比設計中,根據目標配合比確定的攪拌機進料比例、進料速度進行各熱倉取樣,篩分,確定攪拌樓各熱倉配合比。取目標配合比設計的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%,進行旋轉壓實試驗,檢查高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性和滲水性能等各種使用性能,滿足設計和規范要求。
2.3拌和
本工程根據工程量選用日工5000型拌和機,產能可滿足施工進度要求。瀝青混合材料的混合時間以瀝青均勻復蓋材料為基準,在混合機內按比例投入材料-瀝青-礦粉,每盤混合材料的混合生產周期為55s(其中混合時間為5s),為了保證混合材料的混合均勻,沒有花白材料,沒有結塊或粗細分析,項目設置專業質量檢查員檢查混合材料的表觀質量和出料溫度。攪拌過程中,采集各傳感器測量的材料用量、瀝青攪拌材料的攪拌量、攪拌溫度等參數,及時發現異常情況,分析原因進行整改。為了保證混合材料的出廠溫度,改性瀝青的生產溫度比普通瀝青混合材料高10~20℃,出廠溫度逐車檢查。溫度范圍如表2所示。
2.4運輸
每次運輸前清掃車輛,防止瀝青粘接車輛,在車輛板上涂上薄層隔離劑。為了避免混合大樓向運輸車排放材料而離析,采用五步進料法進料。由于當地氣候溫差大,運輸距離遠,為了防止溫度散失,防止雨、污染,運輸車復蓋棉被和雨篷,排出過程中不揭開雨篷布。
2.5鋪裝
鋪裝前應在1小時前預熱鋪裝機熨平板,熨平板溫度在100℃以上,特別注意保證冷接縫處熨平板的預熱溫度,減少拉傷和槽。攤鋪時,攤鋪機前至少有5輛車的混合材料等待,在排出過程中前進,邊接收斗,減少攤鋪機接收斗的接收頻率,中途停止接收材料,提高平坦度,減少混合材料的離析的布槽中的高度始終保持在螺旋送料器的2/3高度以上,使布料均勻。攤位過程中不得隨意變更速度或停止。攤位速度根據生產能力、攤位寬度、攤位厚度確定,在控制在2.5~3.0m/min的攤位過程中,必須有人跟隨攤位機檢查混合材料的攤位是否有材料分離,立即進行撒布和填充。
考慮到ATB-25厚度較大,為了提高初始壓實度,保證平整度,夯實系數根據鋪裝速度及時調整,初始壓實度控制在80%以上。為了保證粗收集材料和細收集材料的均勻分布,不出現粗收集材料的距離分析,在鋪裝機熨平板的兩側設置橡膠擋板,或者距離基頂面不足10cm,不會將粗收集材料滾落到細收集材料上。瀝青混合材料的鋪設溫度下層和上層不得低于165℃。攤鋪現場設專人量測混合料的攤鋪溫度,并做好記錄,對于不符合溫度要求的瀝青混合料及時清除。
2.6碾壓
待完成瀝青混合料攤鋪施工之后,便可進入碾壓施工階段,碾壓溫度符合表3要求。為了避免膠輪壓路機的輪胎與材料粘連,本工程通過創新采用自動淋浴裝置。碾壓技術可以采用雙鋼輪振動壓路機+橡膠輪壓路機的方式進行壓實作業。具體來說,初壓采用兩臺雙鋼輪振動壓路機,與攤鋪機碾壓兩次,1靜1振,碾壓速度速度為2~3km/h,輪痕重疊為1/3的橡膠輪壓路機一起碾壓4~6次,碾壓速度為3~5km/h,輪痕重疊為1/3~1/2,冷態時的輪胎充氣壓力為0.55mpa以上,輪胎發熱后為0.6MPa以上,各輪胎的氣壓應大致相同的終壓采用一臺雙鋼輪壓路機靜壓面1~2~1/2,冷態時的輪胎充氣壓壓壓速度為0.5m/3~3mpa以上,輪痕跡重疊為0m2。邊壓采用小型雙鋼輪壓路機4次,2次弱振2次強振,碾壓速度為3.0~5.0km/h。
3質檢
施工過程中自覺進行自檢、互檢、交接檢查,定期不定期組織質檢,通過先進的檢查試驗手段,配合施工現場質檢工程師和監理工程師進行全面的施工質量控制。所有工序施工質量合格率控制在95%以上。4結語在瀝青混料施工中,施工人員應選用合適的SBS改性瀝青生產加工工藝,合理進行配比設計,嚴格控制混合、運輸、攤鋪和碾壓等工藝流程。實踐表明,SBS改性瀝青可廣泛應用于高速公路工程,保證施工質量和道路性能。
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