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2010年第10期
SBR改性沥青路面性能浅议
(克拉玛依市城市建设投资发展有限责任公司,新疆克拉玛依834000)
摘 要:结合G314线群巴克乡-库车段公路改建工程改性沥青工业性试验路的铺筑情况,简要介绍
了SBR改性沥青的特点及SBR改性沥青混合料的技术性能,施工工艺要点以及SBR改性沥青在新疆的应用前景。
关键词:SBR;改性沥青;路面性能;施工技术
中图分类号:U416.2 文献标识码:B 文章编号:10)10 0200 04
SBR(Styrene-Butadiene-Rubber)改性沥青为橡胶类改性沥青当中应用最为广泛的一种,其改性剂为丁苯橡胶。丁苯橡胶掺入基质沥青,可在沥青中形成一种共轭结构,而使沥青具有新的力学性能。与普通沥青相比,其软化点及低温延度等技术指标均有很大提高,SBR改性沥青混合料则较普通沥青混合料有着更为优良的高温抗车辙性、低温抗开裂性能及自然气候影响下的抗老化性能。
1 SBR改性沥青室内常规试验
G314线群巴克乡-库车段公路改建工程第一合同
段(K646+000~K674+000)铺筑了SBR改性沥青工业性试验路。试验路沥青路面下面层为AC-20I型中粒式沥青混凝土,厚度4上面层为AC-13I型细粒式沥青混凝土,厚度3cm。公路等级为二级公路。
试验路改性沥青采用新疆金石置业公司生产的金石牌SBR改性沥青,其生产工艺在于经适宜的加工工序,将SBR橡胶颗粒均匀分散于基质沥青中,达到改善沥青混合料路用性能的目的。经新疆交通科研院试验检验,其主要技术性能指标如表1所示。
表1 SBR改性沥青检测结果及技术标准
RTFOT后残留物
检验项目(试验条件)针入度100g,25 ,5s针入度指数PI延度5cm/min,5 软化点TR&B闪点COC溶解度(三氯乙烯)
质量损失针入度比25 延度5
单位0.1mm/cm
%N?mN?m%%cm
检测结果50&.
技术标准(SBRII-A)!100!-1.0!60!45!230!99.0!5!2.5&1.0!50!30
试验方法T04-93T11-93T
检测结果分析:
(1)金石SBR改性沥青符合#公路改性沥青路面施工技术规范?JTJ036-98中SBR%-A型改性沥青的技术要求。
(2)金石SBR改性沥青5 低温延度大于150cm,表现出良好的低温性能。
(3)金石SBR改性沥青RTFOT后残留物的5 延度测定值远远超出规范值,较好地解决了SBR类改性
*收稿日期:
:1973),女(),,,
2010年第10期
西部探矿工程
沥青受热后低温延度大幅度损失的问题,其RTFOT后残留物的各项试验指标显示其具有较好的受热稳定性,适宜于大规模工业化使用。
2 SBR改性沥青混合料室内试验
改性沥青混合料配合比组成设计是按#公路工程沥青及沥青混合料试验规程?JTJ052-2000马歇尔稳定度试验方法进行的,施工中的检测也按该方法进行。其试验结果见表2所示。
表2 SBR改性沥青混合料马歇尔稳定度室内试验结果
混合料类型AC-20IAC-13I技术规范要求
铺筑层次下面层
最佳油石比
实际密度(g/cm3)2.345
孔隙率(%)3.23.43~63~6
饱和度(%)76.276.670~8570~85
稳定度(kN)13..5&5.0
流值(0.1mm)29.829.620~4020~45
残留稳定度
97.493.5&75&75
上面层4.92.318
高速公路、一级公路
试验结果分析:
(1)沥青混合料马歇尔稳定度试验反映了改性沥青混合料的强度。因为试验路是在二级路上完成,故试验是按二级路的要求进行的。实际上被检的沥青混合料马歇尔稳定度均满足&热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准?中规定的一级路的技术指标要求,且数值较大,具有优良的路用性能。
(2)改性沥青混合料的残留稳定度较好,经48h热水浸泡,其马歇尔稳定度损失AC-20I型沥青混凝土为2.6%,AC-13I型沥青混凝土为6.5%,具有良好的水稳定性。
3 SBR改性沥青路面施工工艺要点3.1 施工前的准备工作
(1)SBR改性沥青混合料拌合设备的拌合能力应在100t/h以上,且机械性能稳定。
(2)在SBR改性沥青混合料拌合前应进行拌合设备计量系统的标定,其自动计量系统应稳定可靠,各种材料的计量精度应达到:砂石料称量精度:(0.5%;矿粉称量精度:(0.5%;沥青称量精度:(0.3%;温控精度:(3 。
(3)进行生产配合比的验证。对间歇式拌合机,必须从2次筛分进入各热料仓的材料取样进行筛分,以确定各热料仓的进料比例,供拌合楼控制室使用,同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料平衡。之后,干拌矿料以验证矿料级配是否满足目标配合比的要求,达到要求后方可进行沥青混合料的拌合。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。3.2 改性沥青混合料的拌合及运输
(1)SBR改性沥青的改性品质较其他品种改性沥青稳定,不易产生改性剂离析现象。为了消除SBR改性沥青在运输过程中产生的轻微离析,在沥青混合料拌合前,应对存储在沥青罐中当天预计使用的SBR改性沥青全部进行循环。此工序可以进一步分散SBR改性(2)由于SBR改性沥青的粘度较大,保证较高的拌合温度是施工最重要的技术关键,如果沥青混合料的温度不够,则沥青混合料不可能拌合均匀,碾压也不可能达到规定的压实度,施工质量就无法得到保证。#公路改性沥青路面施工技术规范?规定改性沥青混合料的施工温度应比普通沥青混合料的施工温度高10 ~20 。此次试验路施工SBR改性沥青的加热温度为170 ,矿料加热烘干温度为185 ,沥青混合料的出厂温度为175 (气温较低或运距较远时应当将出场温度提高到180 )。
(3)改性沥青混合料的拌合温度必须严格控制,因为过高的拌合温度将导致改性沥青混合料的老化及衰变,使改性沥青混合料丧失粘结性,严重降低沥青混合料的路用性能。应当派专人逐车检查混合料的出厂温度。混合料出厂温度不得高于190 ,混合料应当均匀一致,无花白料,无结团成块及严重的粗细料离析现象。
(4)改性沥青混合料应由运输吨位在10t以上的自卸车辆运输,施工中应当加强管理,调整其数量使之与摊铺速度、碾压速度及运距相适应,形成一个稳定的供料车流,并通过认真调整,使得车辆的等待时间尽量减少,减少改性沥青混合料的热量散失。当运距较远时或气温较低时,运料车辆必须加盖蓬布保温。3.3 改性沥青混合料的摊铺
(1)气温低于10 时,不得进行SBR改性沥青混合料的摊铺,因为此时进行摊铺,混合料的温度散失过快,不能达到要求的碾压温度。
(2)改性沥青混合料应采用履带式摊铺机进行摊铺,摊铺应保持连续,均匀,尽量避免摊铺速度忽快忽慢及摊铺中断现象。摊铺速度宜在2~5m/min。
(3)改性沥青混合料的摊铺温度不应低于160 ,必须认真组织施工,保证此摊铺温度。因为料温的降低将导致SBR改性沥青粘度增大,使得摊铺阻力增大,从而引起摊铺机&提板?现象,甚至达到无法摊出沥青混合
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2010年第10期(4)在摊铺过程中,若遇特殊情况,沥青混合料不能连续供应时,应当立即将剩余的沥青混合料摊完,并将混合料压实,做好临时接头,防止出现沥青混合料冷却结硬,无法压实的情况。
3.4 改性沥青混合料的碾压
(1)改性沥青混合料最好采用双驱双振的钢轮压路机碾压。
(2)初压应紧跟摊铺进行,以稳定热拌改性沥青混合料。复压应采用高吨位压路机加快完成沥青混凝土的碾压工序,达到预定的压实效果。
(3)根据改性沥青混合料的温度及降温速率掌握好碾压时间,在低温情况下施工,必须在混合料温度下降到120 以前结束碾压作业。因为低于120 后进行碾压,其表层容易被压路机挤压推裂。
(4)采用振动压路机时,若路面厚度较薄,宜采用高频低振幅。终压不得采用振动压实,防止压路机推裂路面表层。
(5)因为SBR改性沥青中分散有橡胶乳液,强度形成较普通沥青为慢,所以SBR改性沥青路面碾压成型后,应当封闭交通4~5d,等待混合料强度形成后再开放交通,防止过早开放交通影响沥青路面的平整度。4 SBR改性沥青路面沥青混合料现场检测4.1 AC-20I下面层沥青混合料现场检测
试验路施工中进行了沥青混合料现场检验,AC-20I下面层沥青混合料马歇尔稳定度平均值为16.5kN,流值平均值为31.2(0.1mm),孔隙率平均值为3.2%,矿料级配满足规范要求,沥青含量在规范允许误差范围内。作为对比分析,我们检测了G314线群-库段公路改建工程第二合同段(K685+000~K686+000),该路
段除沥青采用克拉玛依90重交沥青以外,矿质骨料,填料及沥青混凝土级配类型与第一合同段完全相同。检测结果混合料技术指标AC-20I下面层沥青混合料马歇尔稳定度平均值为9.33kN,流值平均值为32.0(0.1mm),稳定度为SBR改性沥青路段的56.5%,明显低于SBR改性沥青路段。
4.2 AC-13I上面层沥青混合料现场检测
试验路AC-13I上面层沥青混合料马歇尔稳定度平均值为16.9kN,流值平均值为27.1(0.1mm),孔隙率平均值为3.6%,矿料级配满足规范要求,沥青含量在规范允许误差范围内。对比路段G314线K685+000~
K686+000采用克拉玛依90重交沥青铺筑,其AC-13I上面层沥青混合料马歇尔稳定度平均值为11.49kN,流值平均值为30.7(0.1mm),稳定度为SBR改性沥青路段的68.0%,明显低于SBR改性沥青路段。由沥青混合料现场检验数据来看,使用SBR改性沥青可较大幅度提高沥青路面强度,路用性能较为优越。5 改性沥青混合料由于其拌和温度较普通沥青要高10 ~20 ,因而燃料耗费较普通沥青混合料多,经初步测算:拌和每吨改性沥青混合料大致比普通沥青多耗费2kg燃烧油(一般为C10),燃烧油的价格随燃烧油的品种及市场情况而波动,供应价一般在2.5元/kg左右。则SBR改性沥青试验路的每千米燃油耗费增加费用为7350元。
6 SBR改性沥青路面路用情况
我们试验路开放交通1个月后对试验路进行了路面厚度、路面平整度、路面摩擦系数、路面强度等检验项目。6.1 路面厚度
路面厚度是评价沥青路面施工质量的重要指标。经检测,试验路厚度平均值为X=71.4mm,均方差S=8.53,厚度代表值X=69.4mm,没有出现厚度极值。检测结果显示试验路沥青面层厚度代表值满足#公路工程质量检验评定标准?的要求。6.2 路面平整度
路面平整度调查采用车载式累积颠簸仪来测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI,用以表示路面的平整度,单位为cm/km。对试验路全线28km上面层进行检测评定,其平整度颠簸累积平均值为0.85,标准差为0.12。此平整度检测结果表明试验路施工达到了较高的施工工艺水平。6.3 路面摩擦系数
路面摩擦系数是评价路面抗滑能力的重要指标,若路面抗滑能力不足,则汽车制动距离将加长,汽车高速行驶时紧急转向或制动易发生车辆滑溜事故,雨天尤其严重,从而对交通安全造成不良影响。影响摩擦系数的因素主要有路面结构的排水能力、矿质骨料的性质、沥青品质及沥青用量等。经检测,SBR改性沥青试验路的摩擦系数平均值为X=61.05。与此同时我们检测了K685+000~K686+000路段,其摩擦系数平均值为X=55.45。SBR改性沥青路段的摩擦系数较大。6.4 路面弯沉
路面弯沉是评定路面整体承载能力的指标,不仅能反映沥青混凝土路面的整体强度和刚度,而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。改性沥青试验路的路面回弹弯沉值是用杠杆式弯沉仪由标准汽车按前进卸荷法测定。对试验路全线28km沥青面层进行检测评定,弯沉代表面值为22.9(0.01mm),小于设计弯沉值30.8(0.01mm),标准差为3.55(0.01mm)。对K685+000~K686+000路段进行对比检测,其弯沉代表值为22.4(0.01mm),标准差为5.28(0.01mm),两者没有显著的差别。
7 SBR改性沥青的应用前景
由于新疆存在昼夜温差大,夏季炎热而冬季寒冷等
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