SBS改性沥青在高速公路工程中的应用

时海霞

摘 要：作为国民经济实力与现代化水平的关键标志，公路交通建设是国民经济增长中不可或缺的基础设施。自第一条高速公路建成通车后，截至2018年底，我国高速公路通车里程已经超过14.26万km，稳居世界第一。随着高速公路建设规模的持续扩大，大量新技术、新材料、新工艺不断涌现，SBS改性沥青作为一种新材料，可改善沥青路面使用性能。为此，本文在充分掌握SBS改性沥青特点的基础上，结合具体工程案例，分析了施工技术要点等内容。

关键词：SBS改性沥青;高速公路;工程概况

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）35-0125-03

Application of SBS Modified Asphalt in Highway Engineering

SHI Haixia

（China Construction Seventh Engineering Division. Corp. Ltd.，Zhengzhou Henan 450004）

Abstract： As a key symbol of national economic strength and modernization level， highway transportation construction is an indispensable infrastructure for national economic growth. Since the first expressway was opened to traffic， as of the end of 2018， the mileage of expressways in China has exceeded 142，600 km， ranking first in the world. With the continuous expansion of the scale of highway construction， a large number of new technologies， new materials and new processes are constantly emerging. As a new material， SBS modified asphalt can improve the performance of asphalt pavement. To this end， on the basis of fully grasping the characteristics of SBS modified asphalt， combined with specific engineering cases， this paper analyzed the construction technical points and other contents.

Keywords： SBS modified asphalt;highway;engineering profile

SBS改性沥青作为沥青混合料的结合料，已成为高速公路工程沥青路面应用的发展趋势。它可以有效改善沥青路面的使用性能，增强路面弹性、韧性及抗车辙能力，降低路面变形程度[1-3]。为此，在高速公路工程建设中做好SBS改性沥青施工技术研究具有重要的意义与价值。

1 SBS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-苯乙烯嵌段共聚物，也是一种多相结构的热塑性弹性体，兼具橡胶和树脂类两类改性沥青的结构与性质，具有良好的弹性（变形自恢复性及裂缝自愈性）。将其用于沥青混凝土内，可进一步提高沥青混合料的抗永久性变形能力、抗低温开裂能力、疲劳开裂能力和抗水损害能力。当SBS改性剂掺加到基质沥青之后，通过剪切、搅拌、发育等工艺，SBS均匀地分散在沥青中，SBS端基（聚苯乙烯）转化并流动，中基（聚丁二烯）吸收沥青的软沥青质组分，形成海绵状材料，体积增大许多倍，并迅速溶胀。当冷却后，端基再度硬化且物理交联，使中基嵌段进入具有弹性的三维网状中，这种通常加工温度下呈塑性流动状态，而在常温下不需要硫化即成橡胶的特点，充分说明SBS改性沥青具有很好的路用性能。改性剂的掺量根据基质沥青组分、改性剂各类、外掺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，但冬季寒冷，夏季炎热，属于夏热冬冷半干区。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捷通道，并承担着较重的交通量。本条高速公路选择了SBS改性沥青作为沥青混合料中的结合料。结合工程所在地区的气候条件和改性沥青对施工工艺特殊性的要求，怎样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。

表1 SBS改性沥青的特点

敏感性 高温条件下，混合料内可形成三维网状结构物，从而对沥青分子的相对运动起到阻止作用，改善行车稳定性 3 抗老化性 相比基质沥青，SBS改性剂内的聚丁二烯玻璃化温度较低，低温条件下将严重影响基质沥青分子运动。但是，SBS改性剂分子柔性良好，可减小改性沥青混合料的低温脆性，同时增强混合料的低温抗裂能力 4 疲劳特性 相较基质沥青，SBS改性沥青的抗老化性能良好，弹性复原能力是基质沥青老化的主要影响因素，在沥青混合料逐步老化的过程中，针入度将随之下降，添加SBS改性劑，将会对沥青混合料硬化、氧化的作用进一步改善，从而增强混合料的抗老化性能 ]

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。决定改性沥青的改性效果和青制作工艺质量的关键因素是改性剂与基质沥青的相容性。针对不同组分的基质沥青，一般通过增加外加剂来改善改性剂与沥青组分的相容性，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、发育时间等都直接影响改性沥青的质量。生产改性沥青宜配备快速换热装置，进行基质沥青升温，基质沥青的生产温度控制在170～175℃;为保证计量的准确性，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，预混罐和发育罐应配置搅拌装置;改性剂通过胶体磨高速剪切研磨，剪切研磨后，SBS细度为1～10μm，均匀度（大于10μm）的颗粒不大于5%;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。外加剂掺加量通过试验确定后，橡胶油可先择在研麿前和发育过程中添加，稳定剂在发育结束后1～1.5h缓慢均匀加入，不可以一次性加工，避免造成改性剂成团，同时要避免搅拌不均匀。

2.2 配合比设计

配合比设计经过三个阶段，即目标配合比设计、生产配合比设计和验证配合比设计。由于工地实验室试验环境和仪器配置限制，目标配合比设计和生产配合比验证两个阶段外委至具有甲级试验资质的单位进行设计及验证。配合比所使用的原材料应和后续施工生产的厂家和材质保持一致，在配合比设计前，应进行全套技术指标检测，集料的针片状含量、高温压碎值、黏附性、CaO含量和磨耗值等指标只有符合规范和设计要求，方可进行设计。在生产配合比设计中，按照目标配合比确定的拌和机供料比例、进料速度进行各热料仓取样，进行筛分，确定拌合楼各热料仓配合比。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，并对高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和渗水性能等各项使用性能进行检验，使其符合设计及规范要求。同时，综合考虑工程实践经验、公路等级、气候条件和交通情况，确定最佳配合比。在施工前，通过拌合楼试拌、铺筑试验段取样检测，确定标准配合比，控制矿料合成级配中0.075mm、2.36mm和4.75mm及公称最大粒径26.5mm和13.2mm的通过率接近优选工程设计级配范围的中值，并避免在0.3～0.6mm筛孔处出现驼峰。经配合比验证确定，标准配合比各项技术指标满足要求，方可进行大面积施工。

2.3 拌和

本工程根据工程量，选择采用日工5000型拌和机，生产能力能够满足施工进度要求。沥青混合料拌和时间以沥青均匀裹覆集料为准，逐盘向拌和机内按比例投入集料-沥青-矿粉，每盘混合料拌和生产周期为55s（其中干拌时间为5s），为了保证混合料拌和均匀一致，无花白料，无结团成块或粗细离析，项目设置了专职质检员对混合料的表观质量和出料温度进行检测。拌和过程中逐盘采集并打印各个传感器测量的材料用量、沥青混合料拌量、拌和温度等各项参数，以便及时发现异常情况，分析原因进行整改。为保证混合料的出厂温度，改性沥青的生产温度比普通沥青混合料提高10～20℃，出厂温度进行逐车检测。温度范围如表2所示。

表2 SBS沥青混合料生产加工温度及出料温度

2.4 运输

每次运料前需要将车厢清理干净，防止沥青粘接车厢，在车厢板上涂一薄层隔离剂。为了避免拌合楼向运输车放料造成离析，采用五步装料法装料。由于本地区气候温差较大，运距较远，为了防止温度散失，防雨、防污染，运输车覆盖了棉被和雨篷，卸料过程中不揭开篷布。

2.5 摊铺

摊铺前应提前1h对摊铺机熨平板进行预热，熨平板的温度不低于100℃，尤其注意保证冷接缝处熨平板的预热温度，以减少拖痕和拉槽。摊铺时，摊铺机前面至少有5车混合料等待，卸料过程中边前进，边收斗，减少摊铺机收料斗的收斗频率，不得中途停机待料，以提高平整度，减少混合料的离析;布料槽中的高度始终保持在螺旋送料器2/3高度以上，并做到布料均匀。摊铺过程中不得随意变更速度或停顿，摊铺速度根据生产能力、摊铺宽度、摊铺厚度确定，并控制在2.5～3.0m/min;摊铺过程中应有专人紧跟摊铺机检查混合料摊铺面是否有集料离析，及时进行撒料和换填。考虑到ATB-25厚度较大，为提高初始压实度，保证平整度，夯锤振实系数根据摊铺速度进行及时调整，初始压实度控制在80%以上。为保障粗集料与细集料均匀分布，不出现粗细集料离析，在摊铺机熨平板两侧加设橡胶挡板或，距离基层顶面小于10cm，不让粗集料滚落在下细集料上。沥青混合料的摊铺温度下面层和上面层均不得低于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。

表3 沥青混合料碾压温度范围

为避免胶轮压路机的轮胎与材料粘黏，本工程通过创新采用自动喷淋装置。碾压工艺可采用双钢轮振动压路机+胶轮压路机的方式进行压实作业，具体如下：初压采用2台双钢轮振动压路机紧跟摊铺机碾压2遍，1静1振，碾压速度为2～3km/h，轮迹重叠1/3;复压采用2台胶轮压路机揉搓碾压4～6遍，碾压速度为3～5km/h，轮迹重叠1/3～1/2，冷态时的轮胎充气压力不小于0.55MPa，轮胎发热后不小于0.6MPa，各个轮胎的气压应大体相同;终压采用1台双钢轮压路机静压收面1～2遍，碾压速度为3～5km/h，轮迹重叠1/3，使表面平整无轮迹。边部碾压采用1台小型双钢轮压路机碾压4遍，2遍弱振2遍强振，碾压速度为3.0～5.0km/h。

3 质量检验

施工过程中自觉进行自检、互检、交接检，并定期不定期地组织质量检查，通过先进的检测试验手段，配合工地质检工程师和监理工程师进行全面的施工质量控制。所有工序的施工质量合格率控制在95%以上。

4 结语

在沥青混合料施工中，施工人员要选择合适的SBS改性沥青生产加工工艺，合理进行配合比设计，严格控制拌和、运输、摊铺和碾压等工艺流程。实践表明，SBS改性沥青可以广泛应用在高速公路工程中，能够保证施工质量和路用性能。

参考文献：

[1]郑明，叶勇芳.SBS改性沥青应用于高速公路路面工程分析[J].交通世界（下旬刊），2018（12）：52-53.

[2]董霖.SBS改性沥青混合料在宝天高速公路路面维修扩建工程中的应用[J].甘肃科技，2013（15）：103-105.

[3]郑明，叶勇芳.SBS改性沥青应用于高速公路路面工程分析[J].交通世界（下旬刊），2018（12）：52-53.

[4]耿晓勇.高速公路SBS改性沥青混凝土路面施工工艺[J].山西建筑，2018（31）：137-139.

[5]李腾.高速公路SBS改性沥青混凝土路面技术应用及注意事项[J].交通世界（中旬刊），2016（10）：24.

[6]杨紅兵.高速公路SBS改性沥青混凝土路面的应用实践与施工技术要点研究[J].城市建筑，2017（3）：261.