SBS改性沥青作为沥青混合材料的结合材料,已成为高速公路工程沥青路面应用的发展趋势。有效改善沥青路面的使用性能,提高路面弹性、韧性和抗车辙能力,降低路面变形程度1-3。因此,在高速公路工程建设中进行SBS改性沥青工程技术研究具有重要意义和价值。
1SBS改性沥青的特点
改性沥青,是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂(改性剂)制成的沥青结合料,从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善[4-6]。SBS改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌层共聚物,也是多相结构的热塑性弹性体,具有橡胶和树脂类两种改性沥青的结构和性质,具有良好的弹性(变形自恢复性和裂缝自愈性)。用于沥青混凝土,可进一步提高沥青混合物的耐永久变形能力、耐低温裂纹能力、疲劳裂纹能力和耐水损伤能力。
SBS改性剂混基质沥青混合后,通过剪切、搅拌、发育等技术,SBS均匀分散在沥青中,SBS端基(聚苯乙烯)转换流动,中基(聚丁二烯)吸收沥青的软沥青质成分,形成海绵状材料冷却后,端基再次硬化物理交联,使中基嵌段进入具有弹性的三维网状,通常在加工温度下呈塑性流动状态,常温下不需要硫化而成为橡胶的特征,SBS改性沥青具有良好的道路性能。改性剂的配合量根据基质沥青成分、改性剂各种、外配合剂等种类通过试验确定,一般控制在5%以内。SBS改性沥青的特点如表1所示。
2具体案例
某高速公路施工段落为30km,四季分明,雨热同季,但冬冷夏热,属夏热冬冷半干区。该高速公路是十二五时期交通运输发展的重点建设项目,是某市通往机场和新区的唯一便利通道,承担着较重的交通量。本条高速公路选用SBS改性沥青作为沥青混料中的结合料。结合工程所在地区气候条件和改性沥青对施工工艺特殊性的要求,如何保证本工程施工质量的稳定性,保证沥青路面的使用性能,是本工程重点研究的内容。在施工过程中,人们主要从以下几方面进行研究控制。
2.1改性的生产加工控制
改性沥青生产加工地应选择与工地运输方便、距离近的地方。决策改性沥青改性功效和青制作工艺品质的关键要素是改性剂与基质沥青的相容性。针对不同成分的基质沥青,一般通过添加外加剂来改善改性剂与沥青成分的相容性,提高改性沥青的质量。在生产加工过程中,基质沥青温度、改性剂颗粒大小、分散程度、发育时间等直接影响改性沥青的质量。生产改性沥青应配备快速热交换装置,进行基质沥青升温,为保证基质沥青生产温度控制在170~175℃的计量准确性,各种材料添加装置应具有自动计量功能,为保证混合均匀性,预混合罐和发育罐应配置混合装置的改性剂用胶体研磨高速剪切研磨,剪切研磨后,SBS细度为1~10μm,均匀度(10μm以上)粒子不超过5%的发育温度控制在182~187℃,混合发育时间根据试验结果确定,一般为2~6h外加剂的配合量经试验确定后,橡胶油可以在研究面前和发育过程中添加,稳定剂在发育结束后1~1.5h慢均匀加入,不能一次加工,不能使改性剂成团,也不能使搅拌不均匀。
2.2配比设计
配比设计经过三个阶段,即目标配比设计、生产配比设计和验证配比设计。由于施工现场实验室试验环境和仪器配置的限制,目标配合比设计和生产配合比验证两个阶段外委员会设计和验证具有甲级试验资格的机构。配合比使用的原材料必须与后续施工生产的厂家和材质一致。配合比设计前,必须进行一套技术指标检查。材料的针状含量、高温压碎值、粘附性、CaO含量和磨损值等指标只能满足规范和设计要求进行设计。在生产配合比设计中,根据目标配合比确定的搅拌机进料比例、进料速度进行各热仓取样,筛分,确定搅拌楼各热仓配合比。取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%,进行旋转压实试验,检查高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和渗水性能等各种使用性能,满足设计和规范要求。
2.3拌和
本工程根据工程量选用日工5000型拌和机,产能可满足施工进度要求。沥青混合材料的混合时间以沥青均匀复盖材料为基准,在混合机内按比例投入材料-沥青-矿粉,每盘混合材料的混合生产周期为55s(其中混合时间为5s),为了保证混合材料的混合均匀,没有花白材料,没有结块或粗细分析,项目设置专业质量检查员检查混合材料的表观质量和出料温度。搅拌过程中,采集各传感器测量的材料用量、沥青搅拌材料的搅拌量、搅拌温度等参数,及时发现异常情况,分析原因进行整改。为了保证混合材料的出厂温度,改性沥青的生产温度比普通沥青混合材料高10~20℃,出厂温度逐车检查。温度范围如表2所示。
2.4运输
每次运输前清扫车辆,防止沥青粘接车辆,在车辆板上涂上薄层隔离剂。为了避免混合大楼向运输车排放材料而离析,采用五步进料法进料。由于当地气候温差大,运输距离远,为了防止温度散失,防止雨、污染,运输车复盖棉被和雨篷,排出过程中不揭开雨篷布。
2.5铺装
铺装前应在1小时前预热铺装机熨平板,熨平板温度在100℃以上,特别注意保证冷接缝处熨平板的预热温度,减少拉伤和槽。摊铺时,摊铺机前至少有5辆车的混合材料等待,在排出过程中前进,边接收斗,减少摊铺机接收斗的接收频率,中途停止接收材料,提高平坦度,减少混合材料的离析的布槽中的高度始终保持在螺旋送料器的2/3高度以上,使布料均匀。摊位过程中不得随意变更速度或停止。摊位速度根据生产能力、摊位宽度、摊位厚度确定,在控制在2.5~3.0m/min的摊位过程中,必须有人跟随摊位机检查混合材料的摊位是否有材料分离,立即进行撒布和填充。
考虑到ATB-25厚度较大,为了提高初始压实度,保证平整度,夯实系数根据铺装速度及时调整,初始压实度控制在80%以上。为了保证粗收集材料和细收集材料的均匀分布,不出现粗收集材料的距离分析,在铺装机熨平板的两侧设置橡胶挡板,或者距离基顶面不足10cm,不会将粗收集材料滚落到细收集材料上。沥青混合材料的铺设温度下层和上层不得低于165℃。摊铺现场设专人量测混合料的摊铺温度,并做好记录,对于不符合温度要求的沥青混合料及时清除。
2.6碾压
待完成沥青混合料摊铺施工之后,便可进入碾压施工阶段,碾压温度符合表3要求。为了避免胶轮压路机的轮胎与材料粘连,本工程通过创新采用自动淋浴装置。碾压技术可以采用双钢轮振动压路机+橡胶轮压路机的方式进行压实作业。具体来说,初压采用两台双钢轮振动压路机,与摊铺机碾压两次,1静1振,碾压速度速度为2~3km/h,轮痕重叠为1/3的橡胶轮压路机一起碾压4~6次,碾压速度为3~5km/h,轮痕重叠为1/3~1/2,冷态时的轮胎充气压力为0.55mpa以上,轮胎发热后为0.6MPa以上,各轮胎的气压应大致相同的终压采用一台双钢轮压路机静压面1~2~1/2,冷态时的轮胎充气压压压速度为0.5m/3~3mpa以上,轮痕迹重叠为0m2。边压采用小型双钢轮压路机4次,2次弱振2次强振,碾压速度为3.0~5.0km/h。
3质检
施工过程中自觉进行自检、互检、交接检查,定期不定期组织质检,通过先进的检查试验手段,配合施工现场质检工程师和监理工程师进行全面的施工质量控制。所有工序施工质量合格率控制在95%以上。4结语在沥青混料施工中,施工人员应选用合适的SBS改性沥青生产加工工艺,合理进行配比设计,严格控制混合、运输、摊铺和碾压等工艺流程。实践表明,SBS改性沥青可广泛应用于高速公路工程,保证施工质量和道路性能。
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