摘 要:
在公路工程中,SBS 改性瀝青混凝土路面是一種重要的施工技術(shù)。首先論述了 SBS 改性瀝青相關(guān)理論基礎(chǔ),然后以某公路工程為例,重點(diǎn)探討了施工原材料的選擇與配合比設(shè)計(jì)的確定、施工技術(shù)要點(diǎn),最后闡述了施工質(zhì)量的檢測(cè)。
關(guān)鍵詞:公路工程; SBS 改性瀝青混凝土路面; 施工技術(shù)要點(diǎn); 檢測(cè)
0 引言
在我國(guó),瀝青路面是一種傳統(tǒng)類型的路面結(jié)構(gòu)形式,具有多種優(yōu)勢(shì),如行車舒適、噪聲小等瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。但是,在最近幾年中,隨著公路上重載行駛車輛數(shù)量的不斷增多,傳統(tǒng)瀝青混凝土路面現(xiàn)已難以滿足設(shè)計(jì)要求,而 SBS 改性瀝青具有較強(qiáng)的水穩(wěn)定性與高低溫性能,故在公路路面施工中使用 SBS 改性瀝青,可有效提高瀝青混凝土路面的使用性能[1]。與傳統(tǒng)瀝青比較,改性瀝青是一種新型的優(yōu)質(zhì)筑路材料,具有較高的附加值與技術(shù)含量。根據(jù)相關(guān)資料可知,在對(duì)設(shè)計(jì)使用壽命、路面設(shè)計(jì)厚度不改變的前提條件下,使用 SBS 改性瀝青混合料可提高公路路面的承載能力,降低公路路面病害問(wèn)題的發(fā)生概率,節(jié)約施工成本,可獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。
1 SBS 改性瀝青相關(guān)理論基礎(chǔ)概述
1. 1 改性瀝青的種類
所謂改性瀝青,即為在基質(zhì)瀝青中添加若干種改性劑,通過(guò)加工后所形成的一種混合物。常規(guī)情況下,應(yīng)先確定改性的具體要求與目的,才可選擇出適宜的改性劑。綜合考慮價(jià)格、性能、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)因素后,應(yīng)盡可能選用實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等生產(chǎn)方法與施工設(shè)施[2]。根據(jù)添加的改性劑的不同,改性瀝青大致可劃分為樹脂、橡膠、熱塑性三種類型。其中,熱塑性橡膠類的 SBS 改性瀝青,因具有較強(qiáng)的彈性與抗車轍變形性能,故被廣泛使用與道路路面施工中。
1. 2 SBS 改性瀝青的路用性能
1. 2. 1 高溫穩(wěn)定性
所謂高溫穩(wěn)定性,即為在荷載作用下,瀝青混合料對(duì)永久變形的抵抗能力。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),在經(jīng)過(guò)改性后,SBS 改性瀝青的高溫性能得到有效提高,在一定的 SBS 改性劑劑量范圍中,SBS 改性瀝青的高溫穩(wěn)定性會(huì)隨著 SBS 改性劑量的增加而提高,但是在 SBS 改性劑的含量大于 8% 后,SBS 改性瀝青的高溫穩(wěn)定性的改善便不會(huì)向之前那么明顯[3]。本文所提到的高溫,即指 SBS 改性瀝青混凝土路面在反復(fù)受到行車荷載作用下產(chǎn)生推移、擁包、車轍等永久性變形的溫度范圍。改性瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性直接影響瀝青路面的車轍,故在高溫天氣中,易出現(xiàn)車轍問(wèn)題。根據(jù)路面車轍的深度,可大致可知路面的使用壽命與安全性、車輛行駛的舒適程度。
1. 2. 2 耐久性
通過(guò)大量試驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn),與基質(zhì)瀝青相比,改性瀝青具有更強(qiáng)的耐久性,隨著改性劑含量的不斷加大,SBS 改性瀝青路面的耐久性會(huì)逐漸變強(qiáng),當(dāng) SBS 改性劑的含量為 6%時(shí),此時(shí)瀝青路面具有最佳的耐久性。此外,隨著瀝青路面孔隙率的減小,瀝青路面的耐久性會(huì)逐漸變高[4]。所以,為有效延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命,在公路瀝青路面施工中,應(yīng)對(duì)瀝青混合料的孔隙率與 SBS 改性劑的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。
1. 2. 3 低溫抗裂性
瀝青路面在低溫天氣中易開裂,若瀝青混合料的低溫應(yīng)力大于其設(shè)計(jì)極限強(qiáng)度,則會(huì)對(duì)瀝青路面的行車舒適性與路面質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。瀝青的低溫抗裂性存在多種影響因素,如改性瀝青混合料性能不好、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、集料質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求、老化性能與瀝青針入度指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等[5]。鑒于此,為提高瀝青路面的低溫抗裂性能,應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范要求,合理選擇路面材料與科學(xué)設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)。
1. 3 SBS 改性瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)方法
為保證 SBS 改性瀝青混合料的質(zhì)量,一定要進(jìn)行施工原材料試驗(yàn)。瀝青路面的使用效果與施工質(zhì)量受 SBS 改性瀝青混合料質(zhì)量好壞的影響。若瀝青混合料質(zhì)量不滿足要求,在這種情況下,應(yīng)鏟除路面中鋪好的瀝青混凝土材料,然后采用人工法進(jìn)行修補(bǔ)[6]。但是,采用人工法修補(bǔ)的路面,其平整度較差,故需嚴(yán)格把控 SBS 改性瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,對(duì)各批進(jìn)場(chǎng)的施工原材料進(jìn)行試驗(yàn),包括針片狀含量試驗(yàn)、含泥量實(shí)驗(yàn)、集料壓碎實(shí)驗(yàn)等; 同時(shí)不定時(shí)抽檢 SBS 改性混合料,通過(guò)進(jìn)行馬歇爾實(shí)驗(yàn)、提取實(shí)驗(yàn)來(lái)合理控制與調(diào)節(jié)瀝青混合料的孔隙率與密度、瀝青使用量、礦料級(jí)配。因改性瀝青的性能比較特殊,故在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中,可采取以下一些措施: ①隨著 SBS 改性劑含量的不斷增加,SBS 改性瀝青的軟化點(diǎn)會(huì)隨之上升,因改性瀝青的軟化點(diǎn)為30 ℃ ~ 50 ℃,故試驗(yàn)容器選用高溫軟化點(diǎn)儀,試驗(yàn)溶液選用甘油[7]; ②在施工現(xiàn)場(chǎng),因 5 ℃ 的延度的操作難度較大,故應(yīng)營(yíng)造低溫環(huán)境或使用低溫延度儀; ③對(duì)流值與穩(wěn)定度進(jìn)行檢測(cè); ④在生產(chǎn)制作改性瀝青混合料過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格控制 4 個(gè)主要溫度,即: 集料加熱溫度( 190 ℃ ~ 200℃ ) 、改性禮物加工溫度最大值( 175 ℃ ) 、改性瀝青制作溫度( 165 ℃ ~ 170 ℃ ) 、瀝青加熱溫度( 160 ℃ ~ 165 ℃ ) 。
2 工程案例
某公路工程,道路總長(zhǎng)度為 34 km,路面寬度為 2 m,設(shè)計(jì)速度為 60 km/h,為瀝青混凝土路面??紤]到本工程所在地區(qū)的重載車輛比較多、經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下雨、高溫天氣,若選用普通瀝青混凝土路面,則易發(fā)生老化、龜裂、車轍等病害問(wèn)題[8],鑒于此,施工單位最終決定選用 SBS 改性瀝青混凝土路面,其中,路面結(jié)構(gòu)( 由下及上) 為: 20 cm 12% 石灰土 + 8cm 粗粒式瀝青混凝土( AC - 25C) + 6 cm 中粒式瀝青混凝土( AC - 20C) + 4 cm 細(xì)粒式瀝青混凝土( AC - 16C) 。
3 施工原材料的選擇與配合比設(shè)計(jì)的確定
3. 1 SBS 改性瀝青
在本公路工程中,選用的 SBS 改性瀝青是經(jīng)過(guò)高溫加熱基質(zhì)瀝青,加入 6% 的 SBS 橡膠顆粒后所制作形成的。為確保公路瀝青路面的使用性能,避免或減少出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象,應(yīng)對(duì)瀝青用量進(jìn)行嚴(yán)格控制[9]。一般來(lái)說(shuō),若天氣溫度比較低,瀝青用量使用應(yīng)控制在 1. 95 ~ 2. 35 kg /m2,若天氣溫度比較高,瀝青用量使用范圍應(yīng)控制在 1. 9 ~ 2. 3 kg /m2。SBS 改性瀝青性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果如表 1 所示。
3. 2 石 料
根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況,在本公路工程中,選用沒有任何雜質(zhì)、干燥的石灰?guī)r作為礦粉,粗、細(xì)集料選用硬度較高的玄武巖[10]。其中,碎石的攤鋪面積比重應(yīng)控制在 60% 左右,以確保路面的承載能力與路面的施工效果。
3. 3 配合比設(shè)計(jì)
通過(guò)制作各種瀝青用量的馬歇爾試件,對(duì)最佳瀝青用量進(jìn)行合理確定。在本公路工程中,油石比最終確定為 5% 。AC - 16C 型礦料的級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果如表 2 所示。
4 施工技術(shù)要點(diǎn)
4. 1 施工前期準(zhǔn)備
在鋪設(shè)瀝青混凝土面層之前,應(yīng)嚴(yán)格控制路面基層、路基的有關(guān)施工參數(shù),為避免出現(xiàn)路基后期沉降現(xiàn)象,施工單位應(yīng)對(duì)路基的壓實(shí)度給予高度重視[11]; 對(duì)礦粉、粗細(xì)集料、SBS 改性瀝青等進(jìn)行抽樣檢測(cè),嚴(yán)禁在施工中使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的施工材料。與此同時(shí),施工單位還應(yīng)嚴(yán)格檢查各種施工設(shè)備,包括壓路機(jī)、攤鋪機(jī)、運(yùn)輸車輛、拌和設(shè)備等; 在攤鋪施工前,應(yīng)進(jìn)行試鋪試驗(yàn),以合理確定碾壓溫度、碾壓遍數(shù)、壓路機(jī)械組合、碾壓方式等施工參數(shù)。
4. 2 SBS 改性瀝青混合料的拌和
在 SBS 改性瀝青混合料拌和施工前,應(yīng)全面檢測(cè)施工原材料的性能,保證其均滿足設(shè)計(jì)要求,可確保拌和施工的順利開展與 SBS 改性瀝青混合料的拌和質(zhì)量[12]。與此同時(shí),還應(yīng)認(rèn)真檢測(cè)油石比與混合料的級(jí)配,可確定出最佳的油石比與混合料級(jí)配。為避免因混合料溫度偏高而致使瀝青出現(xiàn)老化現(xiàn)象,應(yīng)全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) SBS 改性瀝青混合料的拌和質(zhì)量,科學(xué)調(diào)整拌和功率與溫度,對(duì)混合料的拌和速度進(jìn)行有效控制[13]; 充分均勻拌和礦料與瀝青膠結(jié)料; 對(duì)于 SBS 改性瀝青混合料成品,為避免其出現(xiàn)離析現(xiàn)象,其儲(chǔ)存時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。
4. 3 SBS 改性瀝青混合料的運(yùn)輸
第一,為有效協(xié)調(diào) SBS 改性瀝青混合料的運(yùn)輸與生產(chǎn),應(yīng)根據(jù)拌和廠的實(shí)際生產(chǎn)情況,合理確定運(yùn)輸車輛的數(shù)量,在本工程中,應(yīng)配置 7 輛等候卸料車; 第二,為確保運(yùn)輸車輛車廂內(nèi)壁不存在任何雜質(zhì),應(yīng)利用鋼刷清理車廂的表面,為避免混合料粘附在車廂的內(nèi)壁上,應(yīng)在車廂內(nèi)壁涂抹隔離液[14]; 第三,在裝料過(guò)程中,為避免混合料離析,應(yīng)分 3 次進(jìn)行裝料,在完成裝料后,為避免混合料過(guò)快散熱,應(yīng)在混合料的上方覆蓋棉被或帆布; 第四,若 SBS 改性瀝青混合料出現(xiàn)硬團(tuán)、離析等問(wèn)題,則不得將其用于施工中。
4. 4 SBS 改性瀝青混合料的攤鋪
第一,選用雙攤鋪機(jī)并機(jī)作業(yè)方式,可提高混合料的攤鋪效率,其中選用的兩臺(tái)攤鋪機(jī)應(yīng)具有相同的規(guī)格與性能,二者前后距離不得超過(guò) 10 m,重疊攤鋪寬度控制在 5 cm 左右,下層與上層至少錯(cuò)開搭接 0. 2 m; 第二,在攤鋪施工之前,需合理調(diào)整熨平板,特別是地面的高度、拱度,為確?;旌狭系谋砻鏈囟仍跀備佭^(guò)程中保持在 130 ℃ 左右,應(yīng)預(yù)熱處理熨平板[15]; 第三,為順利開展攤鋪施工,應(yīng)對(duì)下承層進(jìn)行全面檢測(cè),下承層表面一定要保持潔凈; 第四,對(duì)攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行合理控制,宜控制在 2 ~ 3 m/min,使碾壓機(jī)、運(yùn)輸車輛、攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度做到互相協(xié)調(diào),攤鋪機(jī)在施工過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行連續(xù)施工,嚴(yán)禁突然進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭與中間停頓; 第五,為避免攤鋪機(jī)與運(yùn)輸車輛發(fā)生碰撞,運(yùn)輸車輛與攤鋪機(jī)之間應(yīng)保持 10 ~ 30 cm 的距離,在卸料過(guò)程中,運(yùn)輸車輛應(yīng)保持空擋狀態(tài),在攤鋪機(jī)的作用下進(jìn)行持續(xù)行駛。
4. 5 SBS 改性瀝青混合料的碾壓
第一,在碾壓施工之前,應(yīng)嚴(yán)格檢查各種攤鋪施工參數(shù),若部分施工參數(shù)不滿足設(shè)計(jì)要求,應(yīng)選用人工法進(jìn)行修補(bǔ)處理,可提高 SBS 改性瀝青混合料的碾壓施工質(zhì)量; 第二,為順利進(jìn)行碾壓施工,保證碾壓施工質(zhì)量,應(yīng)對(duì)試驗(yàn)路段的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面分析,然后合理確定碾壓施工工藝與壓路機(jī)組合方式; 第三,壓路機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后,需從不同斷面進(jìn)行兩端折回,如果未出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象,在這種情況下,不得出現(xiàn)突然調(diào)頭、中途停頓等現(xiàn)象,應(yīng)保持連續(xù)碾壓施工,在交替碾壓施工過(guò)程中,碾壓起始線之間至少保持3 m 距離,前后停車點(diǎn)之間至少保持 10 m 距離,在瀝青混凝土路面碾壓施工結(jié)束后,路面表面應(yīng)保持干凈,在路面上不得停留任何施工機(jī)械設(shè)備; 第四,在碾壓施工過(guò)程中,施工單位應(yīng)對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制,為避免出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象,應(yīng)選用飲用水作為隔離劑; 第五,對(duì)壓路機(jī)的行駛速度進(jìn)行嚴(yán)格控制,應(yīng)連續(xù)、均勻碾壓施工,碾壓速度不宜過(guò)快,嚴(yán)禁出現(xiàn)突然調(diào)頭、停頓等現(xiàn)象。
4. 6 接縫的處理
第一,橫向接縫,選用平接縫方式,利用直尺懸臂,對(duì)橫向接縫位置進(jìn)行合理確定,選用切割機(jī)切割橫向接縫位置,其中,切割面一定要保持平整,清理干凈切割過(guò)程中產(chǎn)生的灰漿雜質(zhì),將少量瀝青涂抹在橫向接縫位置處,可降低裂縫發(fā)生概率,保證橫向接縫位置處混合料的粘結(jié)能力。在后期進(jìn)行攤鋪施工過(guò)程中,應(yīng)將橫向接縫位置處作為攤鋪施工起點(diǎn),選用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行橫向碾壓,逐漸向新攤鋪路段行駛。各面層之間設(shè)置的橫向接縫應(yīng)至少錯(cuò)開 1 m。第二,縱向接縫,選用斜接縫方式,在前部分路段攤鋪施工中,應(yīng)預(yù)留15 cm 寬度的 SBS 改性瀝青混合料不進(jìn)行碾壓,將其作為后續(xù)碾壓施工的高程基準(zhǔn),后部分路段攤鋪施工中需重疊碾壓10 cm 寬度的瀝青混合料,為徹底消除縫跡,采用熱接縫方式。
4. 7 相關(guān)施工注意事項(xiàng)
第一,在施工過(guò)程中,為避免出現(xiàn)混合料堆積現(xiàn)象,應(yīng)嚴(yán)格遵守 SBS 改性瀝青混合料隨進(jìn)隨用的基本原則,如果沒有使用完拌制好的混合料,為避免混合料直接接觸空氣而出現(xiàn)老化現(xiàn)象,應(yīng)使用專用存儲(chǔ)罐,將其妥善儲(chǔ)存起來(lái); 第二,合理確定運(yùn)輸車輛的停車位置,并且運(yùn)輸車輛與攤鋪機(jī)之間應(yīng)保持 10 ~ 30 cm 的距離,在混合料運(yùn)輸過(guò)程中,嚴(yán)禁出現(xiàn)離析現(xiàn)象; 第三,在將混合料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后,施工人員需嚴(yán)格檢測(cè) SBS 改性瀝青混合料的溫度,保證其滿足攤鋪溫度要求; 第四,在碾壓施工過(guò)程中,為避免出現(xiàn)過(guò)振現(xiàn)象,應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓速度。
5 施工質(zhì)量的檢測(cè)
5. 1 壓實(shí)度
為保證 SBS 改性瀝青混凝土路面的穩(wěn)定性,應(yīng)提高其的壓實(shí)度。根據(jù)相關(guān)施工要求,選用鉆芯取樣法檢測(cè)路面的壓實(shí)度,其中,試驗(yàn)路段路面壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果如表 3 所示。
通過(guò)分析表 3 中的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)路段路面的壓實(shí)度均不低于 98% ,滿足施工要求,由此可見,試驗(yàn)路段路面的壓實(shí)度較好,可提高 SBS 改性瀝青混凝土路面的穩(wěn)定性。
5. 2 平整度
駕駛?cè)说男熊囀孢m度與 SBS 改性瀝青混凝土路面的平整度之間存在密切關(guān)系,故應(yīng)對(duì)路面的平整度給予高度重視。根據(jù)相關(guān)施工要求,利用平整度儀檢測(cè)試驗(yàn)路段路面的平整度。試驗(yàn)路段路面平整度檢測(cè)結(jié)果如表 4 所示。
通過(guò)分析上表數(shù)據(jù)后可知,試驗(yàn)路段路面的平整度均小于 1. 2,滿足施工要求,由此可見,本公路工程路面的平整度較好。
6 結(jié)束語(yǔ)
為提高公路瀝青路面的行駛安全性與行駛舒適度,在公路瀝青路面施工中越來(lái)越廣泛使用 SBS 改性瀝青混凝土路面。本文首先論述了 SBS 改性瀝青相關(guān)理論基礎(chǔ),然后以某一公路工程為例,重點(diǎn)探討了施工原材料的選擇與配合比設(shè)計(jì)的確定、施工技術(shù)要點(diǎn),最后闡述了施工質(zhì)量的檢測(cè)。希望本文研究?jī)?nèi)容,可對(duì)相關(guān)人員的工作起到一定的借鑒作用。
參考文獻(xiàn) :
[1] 任佳. 高速公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2022,70( 23) : 217 - 219.
[2] 李燕寧,宣濤. 高速公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究[J]. 交通世界,2022,29( 29) : 85 - 87.
[3] 王晨. 公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究[J]. 黑龍江交通科技,2022,45( 6) : 65 - 66.
[4] 郭永盛. 公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究[J]. 四川建材,2022,48( 6) : 170 - 171.
[5] 楊偉. 高速公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)研究[J].工程機(jī)械與維修,2022,29( 2) : 235 - 237.
[6] 劉輝. 高速公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 居業(yè),2022,14( 1) : 18 - 20.
[7] 張紀(jì)軍. SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 交通世界,2021,28( 35) : 52 - 53.
[8] 王瑞濤. 高速公路工程項(xiàng)目 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)分析[J]. 黑龍江交通科技,2021,44( 7) : 73 - 74.
[9] 尚福濤. 高速公路 SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 交通世界,2021,28( 8) : 52 - 54.
[10] 李明月. SBS 改性瀝青混凝土路面施工技術(shù)[J]. 交通世界,2020,27( 35) : 53 - 54.
[11] 崔艷杰. 一級(jí)公路 SBS 改性瀝青混凝土面層施工技術(shù)研究[J]. 交通世界,2022,29( 9) : 61 - 62.
[12] 朱保鋒,由彪,李振,等. SBS 改性瀝青混凝土施工技術(shù)與質(zhì)量控制[J]. 交通世界,2020,27( 35) : 88 - 89.
[13] 郭楊. 高速公路 AC - 16C 型 SBS 改性瀝青混凝土上面層鋪筑施工探討[J]. 工程機(jī)械與維修,2021,28( 5) : 122 - 123.
[14] 劉忠根,金亞龍,王文斌,等. SBS 改性瀝青混凝土 AC - 20 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)研究[J]. 交通科技與經(jīng)濟(jì),2018,20( 4) : 59 - 64.
[15] 李瑞金. SBS 改性瀝青混凝土路面平整度控制探析[J]. 山西建筑,2015,41( 10) : 143 - 144.
參考文獻(xiàn) :
原創(chuàng)作者:史紅香,山西交通養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030600。