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改性瀝青是指添加了橡膠、樹(shù)脂、高分子聚合物、磨細(xì)了的膠粉等改性劑,或采用對(duì)瀝青進(jìn)行輕度氧化加工,從而使瀝青的性能得到改善的瀝青混合物。用它鋪設(shè)的路面有良好的耐久性、抗磨性,實(shí)現(xiàn)高溫不軟化,低溫不開(kāi)裂。 改性瀝青的特點(diǎn) 1、耐高溫,抗低溫,適應(yīng)性強(qiáng); 2、韌性好,抗疲勞,增大路面承載能力; 3、抗水、油和紫外線輻射,延緩老化; 4、性能穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng),降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。 下面的是詳細(xì)的: 改性瀝青的優(yōu)良性能來(lái)源于它所添加的改性劑,這種改性劑在溫度和動(dòng)能的作用下不僅可以互相合并,而且還可以與瀝青發(fā)生反應(yīng),從而極大地改善了瀝青的力學(xué)性質(zhì),猶如在混凝土中加了鋼筋。為了阻止一般改性瀝青可能發(fā)生的離析現(xiàn)象,瀝青的改性過(guò)程是在一種特殊的移動(dòng)設(shè)備中完成的,將液態(tài)的包含瀝青和改性劑的混合料通過(guò)布滿溝槽的膠體磨,在高速旋轉(zhuǎn)的膠體磨的作用下,改性劑的分子被裂解,形成了新的結(jié)構(gòu)然后被激射到磨壁上再反彈回來(lái),均勻地混合到瀝青當(dāng)中,如此循環(huán)往復(fù),不僅使瀝青與改性得了均化處理,而且使改性劑的分子鏈相互牽拉,網(wǎng)狀分布,提高了混合料的強(qiáng)度,增強(qiáng)了抗疲勞能力。當(dāng)車輪壓過(guò)改性瀝青時(shí),瀝青層面發(fā)生相應(yīng)的輕微變形,當(dāng)車輪過(guò)后,由于改性瀝青對(duì)骨料的粘結(jié)力強(qiáng),彈性恢復(fù)好,使受擠壓的部分迅速恢復(fù)平展的原狀。 在瀝青中加入某種稱之為改性劑(Modifier)的材料,使瀝青的某些特性從根本上得到改善,擴(kuò)大了瀝青的使用范圍。這種加入改性劑的瀝青,我們稱為為改性瀝青(Modified asphalt)。 改性瀝青的種類及其特性,在國(guó)內(nèi)使用情況: 在國(guó)內(nèi)使用過(guò)的改性瀝青有: (一)丁苯橡膠(SBR);粉碎后按2%加入瀝青,制成改性瀝青母體,然后使用時(shí)再加入一定比例與普通瀝青混合。還有將SBR加入溶劑成為Sspan膠乳,直接摻入瀝青,但這種方法施工工藝料為繁瑣,效果也不甚明顯,未能大面積推廣使用。 (二)聚乙?。≒E);奧地利使用了一種稱之為Novophalt的改性瀝青,使用已有15年的歷史,其后在意大利、捷克、美國(guó)也相應(yīng)推廣使用。在瀝青加入聚乙稀(PE)或再摻苯乙烯共聚物(熱塑料性體(SBS),在表面層中還使用了石棉纖維,稱之為瀝青瑪蹄脂碎石混合料 路面(SMA)。我國(guó)首次使用改性瀝青是1994年首都機(jī)場(chǎng)高速公路,使用了奧地利技術(shù)NOVOPHALT。其關(guān)鍵技術(shù)在于利用間隙可不斷調(diào)整的大型膠體磨使改性劑反復(fù)多次通過(guò)磨體而達(dá) 到非常均勻與瀝青共混,用400倍顯微鏡面觀察切片晶體結(jié)構(gòu)是否混合均勻。PE對(duì)改善高溫穩(wěn)定性較好,而SBS對(duì)改善低溫穩(wěn)定性較好,96年首都機(jī)場(chǎng)東跑道罩面摻入4%PE+2%SBS,另外還摻入0.4%石棉纖維,使用改性劑以后,針入度比原來(lái)瀝青減少了一個(gè)等級(jí),軟化點(diǎn)大 為升高,粘度增加了7倍,說(shuō)明瀝青的高溫穩(wěn)定性有顯著提高。 96年夏季在北京至八達(dá)嶺高速公路中再次使用了改性瀝青仍然是奧地利技術(shù)Nobohalt,在瀝青砼上面層中加入4%PE+2%SBS,中面層中加入5%PE,經(jīng)膠體磨六次循環(huán)研磨,方可達(dá)到混 勻效果,每一周期約需半小時(shí),產(chǎn)時(shí)為4噸。加入改性劑以后的瀝青軟化點(diǎn)可達(dá)60-70,馬氏穩(wěn)定度均在10KN以上,而穩(wěn)定度的改變特別顯著,號(hào)稱“80度不軟,30度不脆”(后者指零下溫度)。其成本由于租用奧地利設(shè)備再加上原材料及能源消耗,每噸瀝青混合料 約需增加100元左右。 改性瀝青的施工工藝條件也有所改變,不能完全按現(xiàn)有施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行控制。例如其“固化”溫度明顯高于變通瀝青,輾壓溫度宜控制130-140,因此壓路機(jī)必須緊隨攤鋪機(jī)之后不得拖延。 北京市公路局已自行研制成功大型膠體磨,研磨后的晶體直徑可達(dá)15(微米)以下,其性能已超過(guò)奧地利設(shè)備,故生產(chǎn)成本可以大幅度降低。 (三)北美瀝青UN-A:是美國(guó)猶他州東部UINTAH盆地所產(chǎn)的一種天然樹(shù)脂,呈塊狀,經(jīng)加工研磨成粉末,成為商品。根據(jù)北京公路局所作試驗(yàn),加入5%-10%的UN-A。瀝青的針入度延度脆點(diǎn)以及粘附性、馬歇爾穩(wěn)定度均有明顯的改善。 UN-A是粉末狀,可直接加入瀝青。所以它的添加使用非常方便。目前尚未使用于工程。有 待進(jìn)一步論證。瀝青瑪蹄脂碎石混合料是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂,填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而形成的眼擠型密實(shí)結(jié)構(gòu)混合料。SMA改性瀝青及SMA路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu),改性瀝青及SMA混合料冷卻后非常堅(jiān)硬,強(qiáng)度高。本文結(jié)合上海城市外環(huán)線(浦東段)環(huán)南一大道工程的施工,談?wù)勅绾螌?duì)改性瀝青及SMA路面的施工進(jìn)行控制。 一、工程綜述 本工程北起張揚(yáng)路立交東至環(huán)東一大道,路幅紅線寬度100米,為城市級(jí)主干道,雙向8車道,總長(zhǎng)2387米。車行道結(jié)構(gòu)形式為瀝青柔性路面,結(jié)構(gòu)層組成為路基+15厘米砂礫墊層+40厘米二灰碎石基層+15厘米三層式瀝青混凝土面層。面層組合如下:表面層為改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA-16)4厘米;中面層為中粒式改性瀝青砼(LH-25)6厘米;底面層為粗粒式改性瀝青砼(CLH-35)6厘米;下封層1厘米。 二、改性瀝青施工質(zhì)量控制的難點(diǎn) 1.改性瀝青混合料粘度較高,各工序的施工溫度均比普通瀝青混合料的施工溫度要求高,貯存、運(yùn)輸期間的降溫不應(yīng)超過(guò)10,生產(chǎn)廠至施工現(xiàn)場(chǎng)的距離較長(zhǎng),上海交通繁忙,氣候變化大,混合料貯藏溫度控制難。 2.瀝青路面施工質(zhì)量與攤鋪機(jī)械的性能密切相關(guān),瀝青攤鋪機(jī)械型號(hào)多種,性能不一。如何選擇性能良好的施工機(jī)械,是工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)。 3.瀝青攤鋪時(shí),必須均勻、連續(xù),工人素質(zhì)必須高,要能正確判斷攤鋪界面。 三、SMA瀝青的拌合及施工 1.瀝青混合料拌合。由于SMA與普通密級(jí)配瀝青砼最大不同之處是SMA為間斷級(jí)配,粗集料粒徑單一、量多、細(xì)集料很少,礦粉用量多。細(xì)集料包括石屑和砂一共只需15%左右,給混合料的供料拌和帶來(lái)不少困難。為此,料斗、料倉(cāng)要重新安排,增加粒徑為510毫米的骨料倉(cāng),以保證冷料數(shù)量,而細(xì)集料用量很少,冷料倉(cāng)門(mén)開(kāi)啟很少,供料過(guò)程中要保持細(xì)集料干燥,以保證細(xì)集料順利供料。主皮帶把粗配料送入滾洞,通過(guò)燃燒器對(duì)骨料加熱,有熱電偶檢測(cè)料溫,自動(dòng)調(diào)節(jié)燃燒器的風(fēng)油比,使骨料溫度達(dá)到190200。熱料經(jīng)提升機(jī)進(jìn)入振動(dòng)篩,把熱料按目標(biāo)配合比的規(guī)格要求分篩到不同的熱料倉(cāng)(篩網(wǎng)尺寸可根據(jù)要求更換),有計(jì)算機(jī)控制各熱料倉(cāng)拉門(mén),按輸入的生產(chǎn)配合比自動(dòng)配料、計(jì)量,由于SMA粗料粒徑單一,細(xì)料很少,熱料可能會(huì)發(fā)生粗集料倉(cāng)經(jīng)常不足(虧料),而細(xì)集料倉(cāng)經(jīng)常溢倉(cāng)的不正常情況,控制室的操作人員不可調(diào)整放料的數(shù)量,使SMA的配合比不準(zhǔn)。然后將木質(zhì)素纖維加入到攪拌鍋與骨料共同進(jìn)行干拌,再添加經(jīng)計(jì)算機(jī)控配比控制計(jì)量的石粉及瀝青,拌和后,完成成品料的生產(chǎn)。SMA的干拌時(shí)間為4秒5秒,濕拌30秒45秒。 各種材料加熱溫度控制:瀝青加熱溫度160165,現(xiàn)場(chǎng)制作溫度165170,加工最高溫度175,集料加熱溫度190200,混合料出場(chǎng)溫度175185,混合料最高溫度(廢棄溫度)195,攤鋪溫度不低于160,初始開(kāi)始溫度不低于150,復(fù)壓最低溫度不低于130,碾壓終了溫度不低于130,開(kāi)放交通溫度不高于60。 2.運(yùn)輸。由于SMA瀝青混合料的瀝青瑪蹄脂的粘性較大,運(yùn)輸車的車廂底部要涂較多的油水混合物,而且為了防止運(yùn)輸車表面混合料結(jié)成硬殼,運(yùn)輸車運(yùn)輸過(guò)程中必須加蓋油布,同時(shí)車量要適當(dāng)增加。 3.攤鋪。瀝青必須緩慢、均勻連續(xù)不間斷地?cái)備?。攤鋪過(guò)程中,不得隨意變換速度或中途停頓,攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)產(chǎn)量,施工機(jī)械配套情況及攤鋪層厚度、寬度確定。攤鋪速度為3.5米/分鐘。 4.碾壓。碾壓過(guò)程是面層施工中的重要環(huán)節(jié),碾壓SMA的八字方針為“緊跟、碾壓、高頻、低幅”,并合理地選擇壓路機(jī)組合方式及碾壓步驟。 5.接縫。 (1)縱縫:根據(jù)本工程特點(diǎn),我單位在瀝青混合料攤鋪過(guò)程中采用一臺(tái)德國(guó)產(chǎn)ABG423攤鋪機(jī)并排攤鋪,采用此方式可以一次整幅攤鋪,縱縫熱接提高了路面的平整度,美化了路面的視覺(jué)效果。 (2)橫縫:SMA路面的接縫處理要比普通混合料困難一些,因此,攤鋪時(shí)在邊部設(shè)置擋板,也可以在瀝青SMA層每天施工完工后,在其尚未冷卻之前,即切割好,并利用水將接縫沖洗干凈。第二天涂刷粘層油,即進(jìn)行攤鋪新混合料。 6.SMA瀝青混合料施工中容易產(chǎn)生的問(wèn)題: (1)過(guò)碾壓:由于SMA路面的集料嵌擠作用,壓實(shí)程度不大,壓實(shí)度較易達(dá)到,但是隨著碾壓遍數(shù)的增加,集料不斷地往下走,瑪蹄脂一點(diǎn)點(diǎn)地向上浮,造成構(gòu)造深度減小。在碾壓過(guò)程中,特別注意表面構(gòu)造保持在11.5毫米,以便有適宜的構(gòu)造深度。 (2)出現(xiàn)油斑:SMA路面通車后出現(xiàn)油斑也是常見(jiàn)的一種病害,這是由于SMA的纖維拌合不均勻造成的。因此在拌合時(shí),要嚴(yán)格控制纖維的投放數(shù)量和投放時(shí)間,并延長(zhǎng)干拌時(shí)間,確保纖維拌合均勻。還要注意儲(chǔ)藏期間纖維干燥,防止纖維受潮成團(tuán)。 (3)碾壓成型溫度不夠高是
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