寇凤岐

(衡水路桥工程有限公司)

1 前 言

近些年来,我国公路建设取得了令人瞩目的成就,特别是高等级公路得到了迅速发展。随着公路建设等级的不断提高,对路面材料的性能也提出了更新更高的要求。采用改性沥青和沥青玛蹄脂碎石混合料(SAM),就是当前解决路面抗滑和耐久性矛盾的先进技术措施之一。

2 概 念

按照我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032)及《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036)的定义,所谓改性沥青,也包括沥青混合料,是指“掺和橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。

3 分 类

从狭义上说,现在所指道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青,用于改性的聚合物种类也很多,按照改性剂的不同,一般将其分为三类,即热塑性橡胶类、橡胶类、树脂类。选择改性剂的品种和剂量是个技术性很高的工作,要根据地区的气候条件,交通条件以及当地沥青路面的主要破环形式、改性目的等综合确定。

(1)为提高抗久变形能力,宜使用热塑性橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

(2)为提高抗低温开裂能力,宜使用热塑性橡胶类、橡胶类改性剂。

(3)为提高抗水损害能力,宜使用各类抗剥落剂等外掺剂。

(4)为提高抗疲劳开裂能力,宜使用热塑性橡胶类、橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

(5)考虑改性沥青的成本控制,包括改性剂的单价、用量、加工费(包括改性沥青设备费、沥青加温费等),以及采用改性沥青后因增加沥青用量而增加的费用(沥青用量一般要增加 0.3%～0.5%)。

4 生 产

改性沥青的生产方式除了少量可以采用直接投入法加工的改性剂(如SBR胶乳)外,大部分改性剂与道路沥青的相容性较差,必须采取特殊的加工方式,将改性剂完全分散在沥青中,才能生产改性沥青。通常是先制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体,再在现场把改性沥青母体与基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用,常称之为母体法或二次掺配法。对与沥青相容性不好的SBS等聚合物改性剂,可以采用高速剪切等工艺生产高浓度的改性沥青母体。可是如果仅仅是把聚合物剂量增加,不采取添加稳定剂等措施,那么改性沥青在冷却、运输、存放乃至将母体加热、与沥青稀释掺配的再加工过程中,改性剂势必会发生离析,严重影响改性效果。所以在二次掺配时还必须进行强力搅拌,使改性剂分散均匀。

5 检 验

检验改性沥青性能的常用试验有以下几种。改性沥青与石料的低温粘结力试验,可以评价改性沥青与石料的低温粘结力特性;聚合物改性沥青的离析试验,可以评价改性剂与基质沥青的相容性;沥青弹性恢复试验,可以评价热塑性橡胶类聚合物改性沥青的弹性恢复性能,即测定延度试验拉长一定长度后可恢复变形的百分率;沥青抗剥落性能评价试验,可以评价沥青在掺加抗剥落剂后与集料的粘附性;沥青混合料的水稳定性,可以判断剥落剂的使用效果。

6 技术标准

我国以前没有改性沥青的技术标准,最新编制的《公路改性沥青路面施工技术规范》(JYJ036-98)主要参考国外的标准,同时根据我国近年来的施工实践制订的。已经交通部批准作为交通行业标准在我国施行。

7 应用范围

根据我国交通和经济发展方面的实际情况,还不可能大量地普遍地采用改性沥青。目前,工业发达国家改性沥青的使用一般为道路沥青总量的 5%～10%,新建高速公路改性沥青的比例更高。在我国,则用量尚不到总量的 1%,而且大部分用于养护和旧路罩面,目前,首先考虑使用改性沥青和SMA的地方是高速公路与城市快速路、下线道路的抗滑表层;公路重交通路段,重载及超载车多的路段;城市道路的公交汽车专用道;城市道路交叉口、公共汽车站、停车场、货场、港口码头;城镇地区需要低噪音的路段,如学校、医院、居民区、立交桥、匝道;机场跑道;桥面铺装,特别是钢桥面铺装。

8 施工中应该注意的问题

(1)拌和:改性沥青混合料要求在较高温度下拌和,不等于温度可以无限制提高,如果温度太高,同样会影响沥青混合料的质量,改性沥青也会因温度过高,而失去粘结力。因此,正常的出料温度要根据改性剂和沥青标号的不同作出严格的规定。在拌和过程中除了温度计自动监测外,观测混合放料过程中的冒烟情况非常重要,如果冒白烟则属于正常情况,如果冒浓浓的黑烟,就要注意检查是否超过规定的温度。

(2)运输:由于改性沥青混合料的粘结性较大,运输车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物,而且为了防止运料车表面混合料结成硬壳,运料车运输过程中必须加盖毡布。运输车辆、拌和机、摊铺机的能力必须相匹配,且运料车的数量要有适当的富余。宁可运料车等候摊铺,不能摊铺机等候运料车。

(3)摊铺:改性沥青混合料粘度较高,摊铺阻力要比普通混合料大,一般需要使用履带式摊铺机。摊铺机的摊铺宽度也不能象普通混合料那样伸长太多。为了保证路面平整度,要按照规范要求做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。在摊铺过程中,如果不能连续供料时,摊铺机应该将剩余的混合料都摊完,抬起摊铺机,做好临时接头,将混合料压实,避免出现冷却结硬的情况。

(4)碾压:改性沥青混合料在高温下的碾压显得特别重要,温度降到一定程度时,碾压将会显得无能为力。工程上一般掌握的碾压成型的最低温度为 130℃。对于改性沥青结合料的玛蹄脂碎石路面,必须采用刚性碾压实,不容许采用轮胎压路机碾压。因为轮胎压路机的搓揉将使玛蹄脂上浮,造成构造深度降低,甚至泛油。若采用震动式压路机,则应该密切注意粗集料的压碎、棱角、嵌挤、泛油等,为了避免这些问题的发生,“高频率,低振幅”碾压非常重要,同时遍数不要太多。

9 应用前景广阔

高等级公路是国家的主干线公路,是运输的大动脉,其具有交通量大,重型车和超载车较多,车载作用时间间歇短,车载对路的冲击力大,车辆渠道化等特点。这一切使沥青混凝土路面面临严峻考验。许多公路即使使用了重交通沥青,但早期破坏的情况也时有发生。结合料沥青始终是一个影响路面质量的关键问题。国内许多专家呼吁,为使沥青路面适应现代化交通需要,必须对现有国产沥青和进口沥青根据交通状况、水稳情况及石料的选择来进行改性,使其适应各种交通条件的需要。在国外改性沥青的研究和应用已有 50多年的历史。我国在 1993年首都机场高速公路开始使用奥地利NOVOPHALY改性沥青技术。之后,广佛、成渝、八达岭高速路及桂林机场、厦门机场、首都机场车跑道也相继使用了此项技术,沥青路面的整体质量有了很大提高,但与国际上改性沥青的研究与应用相比,差距仍然很大,这也正是亟待进一步深入探讨和研究的关键所在。