高等级公路SBS改性沥青路面施工技术.doc

'高等级公路SBS改性沥青路面施工技术吴家兴（中铁四局集团第一工程公司）摘要本文根据长沙五一路、长沙至永安高速公路等工程实践，对SBS改性沥青路面施工技术进行了研究和总结，并简述了施工中的关键点和质量控制。关键词高等级公路SBS改性沥青施工技术1.前言改性沥青从40年代欧洲开始使用以来已有近60年的历史，其中SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性沥青由于耐老化性能、高温稳定性能、低温抗裂性能优越而得到广泛使用，其在欧洲各国一直占据40%以上的高等级沥青路面份额。我国最先采用SBS改性沥青是1992年的首都机场高速公路。目前，SBS改性沥青在我国高等级路面上也得到了越来越广泛的应用，为此，我们在长沙五一大道、长沙至永安高速公路等工程的实践基础上，抓住改性沥青制作及平衡梁施工等施工重点，对SBS改性沥青混合料路面施工工艺进行了研究总结。2.沥青改性原理施工中，选择相容性良好的改性剂和基质沥青，改性剂通过融胀、分散磨细、继续发育三个阶段后，SBS聚合物在基质沥青中的细度达到最优并且均匀分布，从而形成三维网状结构，具有很好的抗高低温、抗老化等性能。3.材料要求沥青混合料主要由粗集料、细集料、矿粉和改性沥青四大材料组成。3.1粗骨料高等级公路沥青面层的粗集料采用碎石或破碎砾石，采用破碎砾石时，至少应有两个以上的破碎面。粗集料应洁净、干燥、无风化、无杂质并具有良好的颗粒形状。主要技术要求见表1。表1沥青面层粗集料质量技术要求指标高速、一级公路石料压碎值不大于（%）28洛杉机磨耗损失不大于（%）30视密度不小于（t/m3）2.50吸水率不大于（%）2.0对沥青的粘贴性不小于4级坚固性不大于（%）12软石含量不大于（%）5石料磨光值不小于（BPN）42石料冲击值不大于（%）283.2细集料 细集料可采用天然砂、机制砂与石屑。砂应质地坚硬、清洁、干燥、无风化、无有害杂质，级配适当，泥土含量应小于3%。石屑最大粒径宜小于8mm。沥青面层细集料质量技术要求见表2。表2沥青面层细集料质量技术要求指标高速、一级公路视密度不小于(t/m3)2.50坚固性(＞0.3mm部分)不大于(%)12砂当量不小于(%)603.3矿粉宜采用石灰岩、岩浆岩中的强基性岩石等憎水性岩石磨制的石粉，并不应含泥土等杂质。其质量技术要求见表3。表3沥青面层矿粉质量技术要求指标高速、一级公路视密度不小于（t/m3）2.50含水量不大于（%）1粒度范围<0.6mm（%）100<0.15mm（%）90~100<0.0075mm（%）75~100外观无团粒结块亲水系数<13.4改性沥青基质沥青应采用道路石油沥青，要求质量均匀，无水，加热至规定最高温度时不产生泡沫，其标号根据地区气候条件、施工季节气温、路面类型、施工方法及集料种类和等级情况选用。在长沙五一路施工中，选用AH-70道路石油沥青。重交通道路石油沥青技术要求见表4。表4重交通道路石油沥青技术要求检验项目AH-130AH-110AH-90AH-70针入度：250C、100g、5S(0.1mm)120~140100~12080~10060~80延度：150C不小于（cm）100100100100溶解度三氯乙烯、三氯乙烷、苯不小于(%)99999999闪点(COC)：不低于(0C)230230230230含蜡量(蒸馏法)：不大于(%)3333相对密度：250C/250C、不小于1.01.01.01.0本工法采用的改性材料为SBS改性剂。在长沙五一路施工中，采用岳阳石化产SBS星型改性剂。4.施工工艺及过程4.1工艺流程 改性沥青混合料面层施工工艺流程见后附图1、图2。4.2施工过程4.2.1施工准备工作施工准备工作包括编制实施性施工组织设计、备料、建立工地试验室、进行配合比试验、机械选型及配置以及机械安装调试等，其中改性沥青的配合比试验尤其重要。改性沥青的配合比试验：选择改性剂及与其相适宜的基质沥青，根据设计给定的改性剂剂量，制作改性沥青，进行试验检测，如符合改性沥青设计技术要求，则以此改性剂剂量作为以后施工配合比，如不能满足设计技术要求，应适当调整改性剂剂量，重新试验检测。在长沙五一路的施工中，我们选择AH-70道路石油沥青和岳阳石化产SBS星型改性剂，按照设计给定的5%改性剂剂量进行配比试验，根据实验结果，改性效果良好，各项技术指标满足设计要求。4.2.2改性沥青的制作SBS改性沥青的加工方法都需要使改性剂通过融胀—分散－存放－发育的工艺过程。制作采用胶体磨法，设备选用北京国创的LG—8型炼磨式改性沥青设备。改性沥青加工时，沥青由导热油炉加热到180℃左右后，由沥青泵经过流量计计量进入搅拌罐，按照改性沥青的施工配合比在搅拌罐中投入SBS改性剂，经过3~5分钟的混合溶，打开阀门使混合物进入胶体磨，胶体磨进行第一次研磨，随后将沥青及改性剂的混合物送入工作罐，从工作罐经过胶体磨再进入搅拌罐，又进行一次研磨，当完成一定的遍数(长沙五一路为2遍)后送入成品罐，在成品罐里应不断地搅拌或泵送循环。成品罐中的改性沥青应取样检验，要求聚合物在沥青中的细度达μm级，以2~5μm为优，并不发生离析，能够均匀分布。改性效果主要是通过检测针入度和软化点的变化来评价。SBS改性沥青技术要求应符合表5，各项指标的试验应按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-93)规定的方法执行。表5SBS聚合物改性沥青的技术要求技术指标SBS（Ⅰ）Ⅰ-AⅠ-BⅠ-CⅠ-D针入度25℃,100g,5s(0.1mm)最小100806040针入度指数PI最小－1.0－0.6－0.2＋0.2延度5℃,5cm/min(cm)最小50403020软化点TR&B(℃)最小45505560运动粘度135℃(Pa.s)最大3闪点(℃)最小230溶解度(%)最小99离析,软化点差(℃)最大2.5弹性恢复25℃(%)最小55606570质量损失(%)最大1.0针入度比25℃(%)最小50556065延度5℃(cm)最小302520154.2.3改性沥青混合料的拌合 根据确定的配合比及选定的原材料，在搅拌站进行改性沥青混合料的拌制。改性沥青混合料出厂温度宜控制在175℃~185℃之间，应以混合料拌和均匀、所有颗粒都能均匀的裹覆上沥青结合料为度。拌合时间较一般沥青混合料延长15s左右。拌合后的改性沥青混合料应均匀一致、无花白料、无粗细料分离和结团成块现象。所有过度加热的混合料或已经碳化、起泡和含水的混合料都应全部废弃。4.2.4混合料的储存混合料不立即铺筑时可暂时贮存在一个储料仓内，贮存时间不宜超过24h，并应使离析现象减少到最低限度和避免局部过热。当混合料存储温度低于规定的最低温度时应废弃；已经离析或结成硬壳团块的混合料也应废弃。4.2.5混合料的运输应根据拌和能力、运输距离的远近和道路通行情况配备足够的运输车辆，以便及时将拌制好的混合料运往施工现场进行摊铺。运料车的车厢应清洁、无杂物，并涂刷防粘剂。摊铺机处应设专人负责指挥卸料，卸料车应停在摊铺机前20cm左右处，由摊铺机向前行驶与之接触，严禁卸料车撞击摊铺机。为保证摊铺的连续性，现场必须保持一定数量的运料车等侯摊铺，但应避免等候时间过长而造成混合料的废弃。为了避免运输过程中混合料温度下降过快，以满足摊铺、碾压时温度要求，应尽量使用大吨位且具有一定厚度保温层的运输工具，车体采用棉被或其他保温材料覆盖，在运至摊铺机前也不应过早打开覆盖层。4.2.6改性沥青混合料的摊铺4.2.6.1摊铺准备工作准备工作主要包括下承层的验收、清扫、测量、摊铺机精确对位、平衡梁的安装、调试工作及按规定要求喷洒粘层油等。4.2.6.2机械铺筑摊铺速度应根据机械配套情况、拌合站生产能力及摊铺层厚度、宽度来确定，摊铺机行走速度，一般为3m/min。改性沥青混合料应均匀、连续不间断地摊铺。摊铺机的操作不应使改性沥青混合料沿料斗两侧堆积。摊铺温度宜控制在165℃～175℃。改性沥青混合料的摊铺不得在雨天、路面滞水及气温低于10℃时进行。摊铺机采用平衡梁控制标高、平整度及横坡。对铺筑层应及时进行检查，发现问题立即解决。在刚铺完尚未压实的铺筑层上，不允许任何人员在上边行走，当铺筑层碾压完毕没有冷却到常温时，任何车辆和机械不得在其上停放或行驶。人工摊铺仅限于机械达不到或无法工作的地方。4.2.6.3平衡梁施工要点使用平衡梁对下层要求严格，各项技术指标必须符合高等级公路路面设计要求。平衡梁在通过坡度不一致处及起伏变化处，应用人工填料调坡或撤下平衡梁。由于平衡梁前端位于未摊铺的路面上，后端在摊铺机后面，两者的高差为摊铺厚度，在开始摊铺沥青砼时，必须先准确调整前后的高差。在开始摊铺时，摊铺机后平板要预留一定的高度，数值为要摊铺的沥青混合料厚度乘以松铺系数。4.2.7改性沥青混合料压实4.2.7.1初压、复压、终压时的碾压控制要求见表6。 表6碾压控制要求碾压阶段压实温度压路机类型碾压方法初压140~170℃钢轮静力压路机或轮胎振动压路机静压1～2遍复压130~150℃轮胎振动压路机高频低幅振动碾压4~6遍终压120~140℃钢轮静力压路机或轮胎振动压路机静压1～2遍4.2.7.2初压阶段：应采用轻型钢筒式压路机或关闭振动装置的振动压路机碾压1～2遍，其线压力不宜小于350N/cm。碾压时应将驱动轮置于摊铺机一侧，碾压路线及碾压方向不应突然改变而导致沥青砼产生推移，压路机启动停止必须减速缓慢地进行。4.2.7.3复压阶段：宜采用重型轮胎压路机，碾压遍数不宜少于4遍。压路机总重量不宜小于15t，轮胎充气压力不小于0.5MPa。振动碾压以高频低幅为原则，频率可采用40~50Hz，振幅0.25~0.5mm。4.2.7.4终压阶段：终压的目的是消除轮迹，最后形成平整的压实面。终压应紧接在复压后进行，可用双钢轮压路机或关闭振动的振动压路机碾压，不宜少于2遍。终压结束时混合料温度不得低于120℃。4.2.7.5碾压过程要保持均衡进行，速度要慢，一般不应超过5km/h。4.2.7.6采用振动压路机碾压时，相邻碾压轮迹重叠不应超过20cm。采用钢轮压路机静压时，轮迹重叠宽度不应少于20cm。4.2.7.7压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向调头或停车，振动压路机在已成型的路面上行使应关闭振动。对压路机无法压实的地方，如加宽部分及拐弯死角处，应采用振动夯夯实。4.2.8接缝处理4.2.8.1纵缝施工采用冷接缝施工时，首先将先铺的沥青混合料用切割机垂直向下沿边线切一条直线（当线路为曲线时，可每5m或10m划一直线切缝），然后将缝边缘用水冲洗干净。二次摊铺前，在缝边缘处涂洒少量粘层沥青，摊铺时应在已铺层上重叠5~10cm，摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走直至“显缝”，如距缝边30~40cm范围内粗集料较多，应及时换料。碾压时应在已压实的路面上静压行走，钢轮覆盖新铺层10~15cm，碾压一遍后再逐步向新铺部分碾压，最后钢轮伸过已压实路面10~15cm充分将接缝压实紧密。 当摊铺满足梯队作业（2台及以上摊铺机同时施工）时应采用热接缝。摊铺机前后应保持15~30m距离，过长则应按照冷接缝处理。由于摊铺机两边普遍存在离析现象，该处大集料集中，因此紧跟摊铺机后及时换料，要求表面无离析，外观较密实。碾压时先碾压离热接缝中心两边大约20cm以外的地方，形成两边向中间的挤压力，最后压实中间剩下来的一窄条混合料，这样混合料不会从旁边挤出，并形成良好的接缝。4.2.8.2横缝施工沥青混合料上面层应采用垂直的平接缝。在摊铺完毕后，用人工将端部混合料铲齐后再进行碾压。按碾压程序完毕后，用3m靠尺沿纵、横方向检查平整度，在平整度完全满足要求的位置，沿垂直线路中心线方向用切割机垂直切割，多余的混合料立即铲除并运出施工地点。然后将切缝处冲洗干净，除去多余的水份，在接缝施工前应在端部洒上粘层沥青。重新开始摊铺前，摊铺机熨平板要平行于横向施工缝，料仓要覆盖已铺部分5~10cm，然后预热熨平板。正常摊铺后，用人工立即将上次已压实沥青混合料表面上的热混合料铲除干净。由于接缝处混合料温度损失较快，摊铺长度达到5~10m时就要及时碾压。碾压采用双钢轮压路机，先进行横向碾压，压路机位于已压实的沥青混合料上并伸入新铺层约15cm，然后每压一遍向新铺混合料移动15~20cm，直到压路机全部在新铺层上为止，再改为纵向碾压。5.机具设备5.1高等级公路改性沥青混合料路面技术标准高，用普通机械很难达到质量要求，采用大型进口沥青混合料拌合站，采用微机控制，能保证成料质量；采用大型进口摊铺机、平衡梁及合理匹配的压实机械，可以保证改性沥青混合料面层的铺筑质量。5.2主要机械设备可参见表7。表7主要机械设备序号名称型号、规格或出产数量(台/套)性能1拌合站进口1沥青混合料拌合2摊铺机进口1沥青混合料摊铺3LG-8型炼磨式改性沥青设备北京国创1改性沥青制作4平衡梁1控制路面高程、平整度5压路机YL-16/20轮胎CC21-11静压双钢轮22复压初压、终压6装载机3m33装矿料7自卸汽车15t以上15沥青混合料运输8切缝机1接缝处理6.结语 随着我国经济发展，道路交通量将逐步加大，对道路使用质量的要求也将越来越高。从目前高等级公路路面发展趋势看，沥青路面将取代砼路面，而性质优良的改性沥青路面也必将取代普通沥青路面。本文对SBS改性沥青路面施工进行了简单地总结，其成功之处值得推广，不足之处还有待于完善或提高。编制实施性施工组织设计建拌和站、安装拌和设备压路机及运输车测试建试验室摊铺机试机选料做配合比进料拌和站试机路面施工质量检验附图1改性沥青混合料面层施工总工艺流程图质量检验改性沥青制作道路基层测量沥青砼拌合及运输清扫、放基准线摊铺机定位预热及安装平衡梁检查来料温度料车至摊铺机卸料启动运料装置均匀分布材料人工整修缺陷及接缝摊铺机起步自动控制摊铺测量温度压路机进行初压、复压、终压清理现场及机械内余料检验各项质量标准附图2改性沥青混合料面层摊铺及碾压工艺流程图 '