公路工程中改性沥青的应用

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2013-01-14浏览：12次

　　摘要：现阶段，随着我国交通建设事业的飞速发展，交通流量增长迅猛, 改性沥青在高速公路的应用日益广泛。与其他国家相比，我国对改性沥青的研究起步晚，但沥青改性所带来的优良路用性能已经得到了广泛的认可和重视。本文阐述了影响改性沥青应用的主要因素，并针对SBS改性沥青、MAC改性沥青等不同种类改性沥青进行了分析，以期为改性沥青在公路工程建设的应用提供有价值的参考。

　　关键词：公路工程,改性沥青,应用

　　引言：目前，我国所生产的道路沥青大部分都是普通沥青，含蜡量高、粘结性差，性能难以令人满意，特别是在高等级公路实用性能更不尽人意，因此，为了延长高等级公路的使用寿命、提高公路的服务质量，现阶段我国大多数高等级公路使用了改性沥青，提高了沥青路面的路用服务性能。

　　一、改性沥青概述

　　一)改性沥青的定义

　　我国《公路沥青路面的施工技术规范》(JTJ032)及《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036)改性沥青的定义：所谓改性沥青，是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或者是其它填料等外掺剂，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”。总的来说，改性沥青就是在沥青中掺加改性剂，通过物理改性、调和沥青及改变沥青工艺等方式，从而改善沥青的路用服务性能，与此同时还提高了道路施工可操作性能。

　　现阶段，SBS改性沥青、MAC改性沥青、废胶粉改性沥青、环氧沥青、天然岩沥青改性沥青、SBR改性沥青等是国内公路工程常用的集中沥青材料。

　　二)影响改性沥青应用的因素

　　与普通沥青相比，改性沥青的施工温度需提高10-20℃，无形中增加了施工过程中拌合、摊铺、碾压过程的施工难度，从而也就增加了直接施工成本。而且由于普通沥青施工温度已经很高，提高温度后往往会导致沥青老化现象加剧。

　　另外，天气情况也是影响施工的一大因素，应尽量选择干燥、较好的天气进行施工。在施工过程中，如果遇到寒冷、雨及大风天气尽量避免施工，避免导致其温度损失较快，影响质量。

　　改性沥青的加工和生产需要专门的机械设备，这就增加了使用难度，也提高了相应费用。另外，与普通沥青相比，进口改性沥青价格增加了一半以上。由于其本身的固有特性，改性沥青如果存放过久，很容易产生离析或结团现象。

　　二、改性沥青在公工程中的应用

　　在目前道路工程中，使用改性沥青主要有直接投入法和预混法两种。

　　所谓直接投入法，是指把改性剂直接投入到沥青混合料拌和设备的搅拌锅中，与矿料、沥青拌制成混合料，常用的改性剂有SBS粉、SBR胶乳、固体胶粉等。预混法主要是预先把改性剂掺配到沥青中，同沥青形成共混体，使用时与一般沥青无异，这种方法可使用各种聚合物改性剂制成改性沥青成品。

　　一)MAC改性沥青的应用

　　总的来说，MAC改性沥青有较好的耐老化性能，通过化学改性，具有较好的稳定性。一般情况下，在常温下存放半年不会发生离析现象，无需加任何稳定剂，它不含硫，不会对人体造成危害，可以说是一种绿色环保型产品。另外，MAC还具有良好的抗车辙能力和抗水、油损害能力，在高温下它具有较高的粘度，因而很容易形成一层较厚的沥青膜，进而不已发生析漏现象，同时还能够有效的阻止水分侵入和提高沥青与集料的粘附性，增加粘结力，起到抗水损害的作用。与普通沥青相比，MAC改性沥青具有明显的弹性，混合料密实度较大，空隙率明显减小，通常可用于高速公路的上面层。

　　MAC改性沥青常常用于路网改造工程以及养护工程，在使用过程中，必须要注意控制好温度，特别要控制碾压终了温度在110℃，要遵循“高温、强振、快压”的原则。

　　二)SBS改性沥青的应用

　　所谓的SBS改性沥青，就是在原有基质沥青的基础上，掺加2.5%、3.0%、或4.0%的SBS改性剂。与原沥青相比较而言，改性后的沥青在高温条件下粘度增大，软化点升高。加之良好的设计配合比和施工条件，明显提高了沥青路面的耐久性和高温稳定性。

　　其一，配合比设计

　　改性沥青混合料的配合比设计，必须要依据《公路沥青路面施工技术规范》的相关规和要求进行，遵循其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，进而确定矿料级配及最佳改性沥青用量。

　　首先，沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，AC-13I型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限从而达到密实、嵌挤。小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标以及路用性能有着很大的影响，因此，混合料级配中小于0.075mm的含量必须要考虑到粗集料本应含有的粉尘部分，矿粉的含量应小于沥青含量，粉料比即小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值应控制在1-1.2之间，对沥青面层混合料矿粉含量宜取4.5%~5%。

　　其二，SBS改性沥青的施工

　　1、运输

　　在运输方面，要求SBS沥青在生产工厂的装车温度必须大于160℃，运到混合料拌合场的温度也不应低于140℃，加强运输过程中对混合料的保温措施.运输车辆的顶面必须采取覆盖措施，最好是棉被和帆布一起覆盖，以减少温度损失。同时，要加强运输路段的交通管制，运输车辆必须要保证在24小时内运到指定地点，并且要及时把沥青泵送到沥青储存罐中。

　　2、存储

　　在沥青拌合场储存技术方面，SBS沥青的储存温度应保持在150℃左右，如果温度低于所要求的储存温度，会导致SBS沥青的粘度过大，致使沥青罐的油管路堵塞，被迫进行停产修理。另外，沥青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，一般情况下，存贮时间不宜超过24h。在一天的施工任务完成之后，应尽量将储存罐中的沥青用完，或者给沥青罐加满沥青，或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内，这样做的目的是为了减少沥青与空气接触的表面积，达到防止沥青老化的目的。

　　通常情况下，沥青拌合厂储存罐大部分为卧式，而且，为保证SBS改性沥青的均匀性，一般要在贮存罐顶部安装一个搅拌器，或贮存罐中自带搅拌器，搅拌器应该每3小时搅拌一次，每次搅拌的时间为20分钟。

　　3、摊铺

　　摊铺过程中要注意调整烫平板的振幅，在保证摊铺均匀的前提下，尽量提高烫平板初始碾压的压实度，使摊铺后的混合料温度损失减慢。

　　4、碾压

　　在保证碾压机具的数量和吨位的前提下，按顺序有条不紊的跟近摊铺机碾压，确保初压、复压和终压的压实温度满足规范要求。在压实工艺技术要求方面，一般碾压温度区间应为120-150℃。碾压工艺组合为：碾压，DD130或DD110振压4个轮回，采用低幅高频振压;一般情况下，压路机的轮迹重叠不应小于20cm;终压：DD130或DD110静压一个轮回;在压实过程中，一旦发现有轮迹，则需要再终压一遍。终压时，应将温度控制在90℃以上，在105～115℃范围内禁止碾压。

　　三)废胶粉改性沥青的应用

　　一般来说，胶粉的添加对沥青总体性能有着较大的影响。这种改性沥青具有较强的承受车辆负载的能力，适应性很强。同时它还具有较好的抵抗水损害的性能，在高温下具有良好的稳定性，在低温情况下抗开裂性能较强。

　　在沥青中加入轮胎胶粉，不仅可以增加沥青路面的高温线性粘弹模量和粘度，在50～163℃温度范围内，粘度通常会着随胶粉颗粒的增大而增大，在相同条件下，性能明显高于未改性沥青。除此之外，它还有效减少了低温存储和损失模量，进而能够使沥青胶结料在特定的温度范围内具有更加良好的灵活性。

　　此外，胶粉改性沥青往往会表现出最优的老化性能，硬化速度慢、氧化速度低，从而有效改善了疲劳和永久变形性能，温度敏感性很低，抗湿损害性能极强。

　　废胶粉作为热沥青的添加剂通常用于筑路。现阶段多个省市的公路已经有试验路段。随着工业的发展，黑色污染问题会越来越严重，废料利用越来越受到重视和青睐，胶粉改性沥青在改善沥青性能的同时，还能够很好地解决污染问题，加强废物利用。因此，合理利用胶粉制备性能良好的路用沥青势必会逐步走向推广和应用。

　　胶粉改性沥青的搅拌宜采用简单搅拌工艺，这种工艺较为简单，能够很好地分散胶粉颗粒。搅拌温度应尽量控制在180℃～190℃之间，如果拌和温度过高会对胶粉沥青的高温性能和抗疲劳性能不利;反之，如果拌和温度低于170℃时，会使胶粉沥青的粘度较大，给泵送带来较大的困难。

　　在存储方面，胶粉改性沥青很难长期保持稳定，通常采用现场改性的方式进行生产，随用随配，在现场储存时还必须加以搅拌来防止沉淀离析。

　　三、改性沥青在公路工程中应用前景广泛

　　公路是国民经济的基础设施，自上世纪90年代以来，我国沥青路面施工工程应用改性沥青从无到有，由少到多，由局部到基本普及。由于改性沥青的应用，沥青路面的热稳定性、冷稳定性以及使用寿命都得到了很大的提高，有效地降低了道路病害的出现频率，极大地降低了日常养护工程量及工程成本后期投入，因而改性沥青的生产和推广应用具有良好的前景。

　　结语：

　　综上所述，随着经济的飞速发展，交通量日益增大，公路修筑等级的不断提高，普通石油沥青的性能已无法满足需要，相对于普通沥青，耐久性、防水性、高低温稳定性、抗车辙性能等均有不同程度的提高。目前，改性沥青已在国内外公路工程部门引起高度重视，并取得了显著成果。除了上述的几种改性沥青外，常用的还有天然岩沥青改性沥青、环氧沥青、SBR改性沥青等，在实际公路工程中，要结合实际情况合理采用。

　　参考文献：

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　　[3]沈金安;论聚合物改性沥青的发展方向[J].公路交通科技. 1998年01期

　　[4]张争奇等;改性沥青室内及试验路研究[J].西安公路交通大学学报. 2000年01期

　　[5]陈永亮;改性沥青的特性与应用[J].西交通世界,2010年17期

《公路工程中改性沥青的应用》

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