高速公路SBS改性沥青混凝土配合比设计及施工控制
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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，文章主要探讨SBS改性沥青的配合比设计及施工技巧。
关键词：SBS改性沥青，配合比设计，技术要求。
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。它通过把聚合物掺人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，由于SBS是一种热塑性橡胶共聚物，使用量大，费用较高，由于受经济条件限制，所以在国内一直没有大面积推广。
随着我国高等级公路及市政建设，特别是高速公路的快速发展，人们对路用沥青的性能提出了更高的要求，采用改性沥青铺筑的防滑表层，已越来越受到重视。
混合料的配合比设计，各地区往往会根据自身的气候、交通条件、道路等级、经济基础及质量水平，对集料的级配同混合料的技术标准做出调整。
1 现有AC路面的不足
我国从建设高速公路以来，沥青路面的设计一直采用马歇尔设计方法，其混合料类型的选择一般是：中、下面层采用空隙率小，不透水的连续级配沥青混凝土AC型，上面层则采用表面比较粗糙的AK型作为抗滑表层，AC型是一种密实型沥青混凝土结构，其矿料级配按最大密实原则设计，属于连续性级配，强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力，因为结构密实，空隙率小，所以AC型路面的水稳定性较好。但是，由于其表面不够粗糙，耐磨，抗滑，高温抗车辙等性能明显不足，并且矿料间隙率也难以满足要求，通常采用减少沥青和量的方法来满足间隙率的要求，这样使沥青路面的耐久性能降低，因此，AC型在高等级公路的上面层已很少采用，主要用于中、下面层。由于防滑性能AK结构是高速公路上面层最常采用的结构。但是，AK结构的设计空隙率大，下雨后，水分容易渗入面层内，如果中、下面层比较密实，水分则聚集在上面层和中面层之间，并使上面层长期浸泡水中，导致路面发生松散，坑洞等破坏；反之，水分会直接渗入基层，基层长期浸泡在水中，会发生松散，唧浆，从而使整个路面结构破坏，危害更大。
2 SBS改性沥青概述及其优点
SBS改性沽胆在原有基质沥青的基础上，掺加2.5％、3.O％，4.O％的SBS改性剂，改性后的沥青，与原沥青相比，其高温沾度增大。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实验，实验结果表明，外掺3．9％SBS的改性沥青，软化点，针入度等指标均满足改性沥青规范要求，可用SBS改性沥青做沥青混合料的配合比设计。采用改性路面大大延长了沥青路面的使用寿命。改善沥青路面使用性能并减少沥青路面的后期维修费用，从施工效果上已达到了应有的目的，使面层即粗糙防滑又密实防水。
3 SBS沥青混合料的配合比设计
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》(JTJ032―94)的规定。
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。
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。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3～5 mm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。
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％ ，可用0―3 mm的石屑粉代替天然砂。
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。
改性沥青混合料填充料宜采用强基性岩石(石灰岩、岩浆岩)等增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。
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％。
对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉，当塑性指数小于4且亲水系数小于0.8时，经过试验可以部分的使用，回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的1/4。
3.1.4 SBS改性沥青试验中应注意的问题
试验样品的取样。在施工过程中所用的改性沥青每车都必须检验。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。
做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热至充分流到后，浇筑试样环，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》(JTG F40―2004)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采用马歇尔试验进行设计，级配选择原则：AC-13C型混合料2．36 mm 以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。
3.2.2 粉料比
<0．075 mm 的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<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，<0．075mm 部分与沥青含量之间的比值(即粉料比)应在1～1 2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提高沥青路面的性能
表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件，另一方面又要防
止出现超密现象，因此需要对沥青混合料的体积指标进行进
一步的限制，见表1：
表1 沥青混合料技术标准
3.2.4 注意事项
在改性沥青混合料的设计过程中，以下问题应引起注意：
(1)混合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沥青胶结料的粘温关系曲线确定；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；
(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)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；
(4)改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求：采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的48 h浸水试验残留稳定度不应<80％。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<80％ ，达不到要求时应采取抗剥落措施。
4 SBS沥青混合料的施工
4.1 运输的技术要求
SBS沥青出厂装车温度大于160℃，采用有保温设施的沥青专用车运输，运到现场温度应大于140℃ ，温度过低将导致无法卸车，运输车辆须在24h内运到指定地点，并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。
4.2 沥青拌合场储存的技术要求
SBS沥青应使用单独的储存罐，避免与其它沥青混合，降低改性沥青的性能；储存温度不宜超过150℃，若高于150℃长期储存(1周或更长时间)，会破坏SBS结构，导致性能下降；如果因雨季或其它原因需长期储存(1个月之内)，应降至130℃以下，使用时建议采用加热盘管或导热油加热并加以搅拌；SBS沥青在正常贮存条件下，保持期一般为30d左右。沥青砼热拌厂应尽量少储存SBS沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存贮罐中自带搅拌器，搅拌器每3 h搅拌一次，搅拌时间每次20min。
4.3 拌合的技术要求
对于密级配型混合料，其适宜的碾压温度范围是130。C～150℃ ，其最终碾压温度不低于1 10oC。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”八字方针进行碾压。压路机必须紧跟摊铺机的后面，在高温条件下进行碾压，以取得更好的效果。碾压速度均衡，压实速度控制在4～5km/h，倒退时关闭振动，方向要逐渐地改变，不许拧弯行走。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科上转向、调头、左右移动位置、突然刹车或停车休息。压实工艺为DD11O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。特别应注意施工中若发现压路机粘轮时，用洗衣粉水搅和较好。
4.4 碾压的技术要求
沥青路面成功与否辗压是关键。对于SBS改性沥青混合料，混合料的初压温度在不低150℃，复压温度最低不低于140℃，碾压终了温度不低于90℃ ，SBS改性沥青混合料碾压遵循“高频低振、紧跟慢压”的原则，设专人负责碾压指挥。
5 结束语
SBS沥青配合比设计是施工过程的重要组成部分，满足规范指标，只是一个起码要求，但并不一定是最优化的设计。一个好的设计应该具有良好的使用性能，施工操作变异性小，容易压实。
SBS改性沥青路面施工是一项技术性强，涉及范围比较广的一个系统工程。现代化的施工机械，高素质的人员、成熟的施工工艺是必要的质量保证手段，同时必须建立质量岗位责任制。在施工过程中，要充分调动施工人员的积极性和责任心，从原材料把关开始，对沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实等工艺上进行层层把关，这样才能铺筑出优良的路面工程。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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