浅议改性沥青路面的特点与运用

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　　摘要:简要介绍了改性沥青的特点及优点,并对改性沥青道路施工的质量控制进行了论述,结合国内外的发展现状,对改性沥青路面的主要类型和应用状况进行了总结。
　　关键词:改性沥青;沥青路面;质量控制
　　1改性沥青
　　所谓改性沥青是指在沥青中掺加改性剂,或对沥青进行轻度氧化加工,使沥青或沥青混合料的性能得以改善。改善沥青性能,首先要控制沥青的含蜡量。资料显示,含蜡量愈小,沥青的路用性质就愈好。选用普通沥青采用传统措施要同时提高混合料的高温稳定性和低温抗脆裂性能几乎是不可能的。这时,就必须使用改性沥青来达到上述目的。比较各种改性沥青的性能,SBS改性沥青的高温、低温性能,弹性恢复性能,感温性能都有明显的优势,是其他改性沥青如PE和EVA无法相比的。SBS的优越性表现在使软化点大幅度提高的同时,又使低温延度明显增加,感温性得到很大改善,并且弹性恢复率特别大。目前,世界上使用最多的是SBS,约占改性沥青总量的40%～44%。
　　改性沥青按照所掺加的改性剂的不同可分为3种:(1)热塑性橡胶类聚合物,主要指苯乙烯类和聚酯类,其中的苯乙烯丁二烯(SBS)粘度较高,具有良好的柔性,对于重载路面变形、高温车辙等可以自恢复;对温度裂缝等可以自愈,抗磨损、抗老化、水稳定性极佳,适用于不同环境,是目前世界上最普遍使用的道路沥青改性剂;(2)橡胶类,其中以丁苯橡胶(SBR)的乳胶剂使用最为广泛,它可以增加沥青混合物的弹性、粘聚力,对于车辙、温度裂缝等有很好地效果,还可以降低沥青的温度敏感性,适用于严寒地区;(3)树脂类,即塑料,它可以增加沥青混合物的稳定性,有效抵抗高温车辙、疲劳变形,增加水稳定性。常用的有乙烯—乙酸乙烯酯共聚物(EVA),它软化点较高,高温性能好,适用于高温炎热地区。
　　2改性沥青的优越性
　　沥青路面的使用性能主要包括:高温抗车辙性能、低温抗脆裂性能、耐久性和路面表面特性等。而这些性能在要求上往往是相互矛盾和制约的,照顾了某一方面的性能,很可能另一方面的性能就会降低。如为了提高高温抗车辙能力,希望尽量采用粗级配,增大集料粒径、增加集料数量,减少用油量,但这样的混合料低温劲度大,发脆,很容易开裂,抗疲劳性能差。这些矛盾的克服就必须利用沥青的改性来达到,沥青经过改性以后,各项技术指标都有所改善。
　　基质沥青经过改性以后,温度敏感性大幅度降低,一方面使沥青的软化点大幅度提高,提高了路面的高温抗推拥和抗车辙能力;另一方面沥青的脆点降低,在寒冷季节不发脆,具有柔性和韧性,减少路面裂缝,同时使沥青与石料的粘结力提高,可以防止石料受水的作用造成剥落、松散等,沥青经过改性以后,能有效地延长路面的使用寿命。
　　3改性沥青路面的施工质量控制
　　(1)集料的要求:沥青混合料中一是沥青,二是石料。采用好的沥青,而无好的集料,仍将导致沥青路面出现车辙、坑槽等病害。集料主要控制:石料的种类,最好选用与沥青粘附性好的玄武岩;粒型,要控制针片状含量。地方材料往往采用鄂式破碎供料,其工艺导致碎石中针片状颗粒偏多,对混合料性能有较大的影响;级配,级配解决的问题是大小颗粒的含量。原料的级配不合理将使混合料的孔隙率无法控制在4%左右,从而导致出现车辙等问题。
　　(2)准备工作:沥青采用导热油加热,改性沥青温度控制在170～180℃范围内。改性沥青贮存时间过长,重新升温时应先搅拌或循环拌和使其均匀后,方可使用,避免改性剂离析,影响改性沥青的质量。集料的准备应注意:集料铲运方向应与其流动方向垂直,保证铲运材料均匀,避免集料离析;每天开工前检测含水量,以便调节冷料进料速度,并确定集料加热时间和温度;集料级配发生变化或换用新材料时,应重新进行配合比设计,确保混合料质量符合要求。
　　(3)搅拌工艺:改性沥青的粘度较大,混合料的出料温度高,改性沥青混合料的拌和时间应适当延长。一般拌和时间应大于45s,其中含3～5s的干拌,以确保矿粉吸油的均匀性。拌和时间是否足够、拌和方法是否正确是生产优质沥青混合料的关键,质量均匀的混合料表现为所有的集料颗粒完全均匀地被沥青裹覆,沥青均匀分布于整个混合料中,以无花白石子、无沥青团块,乌黑发亮为宜。
　　(4)摊铺与碾压:摊铺机应充分预热后开始作业,摊铺过程中应匀速行驶,并保证摊铺速度与供料速度平衡。当供料不足时,采用运料车集中等候,集中摊铺的方式,尽量减少摊铺机的停顿次数。摊铺机停机时,可能将路面压出凹槽,启动时,往往使混合料产生推拥,会影响平整度。改性沥青最有效的碾压温度是160～170℃,施工时应保证拌和温度
　　180～185℃,摊铺温度大于等于170℃,施工时必须保证压路机紧跟摊铺机碾压,复压终了温度大于130℃,绝不允许单纯追求平整度而降低初压、复压温度。
　　4改性沥青混和料的应用与展望
　　4.1国内外的应用现状
　　在欧美等发达国家,由于高速公路网建成较早,已经进入维修养护的阶段、改性沥青主要用于:做排水或吸音磨耗层及其下面的防水层;在老路面上做应力吸收膜中间层,以减少反射裂缝;在重载交通道路的老路面上加铺薄或超薄沥青面层,以提高耐久性;在老路面上或新建一般公路上做表面处治,以恢复路面使用性能或减少养护工作量等。发达国家主要用SMA改善老沥青路面的使用性能,特别是用于承受交通荷载及高轮胎压力的道路和机场路面。改性沥青还广泛用于透水路面、稀浆封层和高刚度基层等;另外在桥梁伸缩缝、快速道路修补混合料等局部领域也应用很多。
　　我国从1992年在建设首都机场高速公路过程中首次提出试用改性沥青技术,其后河北、吉林、江苏、辽宁、山东、山西、湖北、上海和广东等省市也先后修建了试验路,有些已在高速公路工程上得到了应用。但是,在使用过程中,发现很多项目忽视了气候的差异,过多地参考国外的经验,出现了泛油等问题,个别试验段甚至是失败的。因此,我国改性沥青路面发展还有很大的潜力,必须对其进行更深入的研究。
　　4.2常见的改性沥青路面的种类
　　(1)SMA路面。于20世纪60年源于德国,现已发展成欧洲重交通道路、机场和港区道路流行的沥青混合料,随后又推广应用至美国,并在世界范围内推广应用。SMA由粗集料构成的坚固的骨架结构有优良的抵抗永久变形的能力,而填充粗集料结构空隙的沥青赋予其高度的耐久性,其粗糙的表面构造则使路面具有优良的抗滑性能和较低的交通噪声。德国于1984年建立了SMA国家标准,迄今铺筑面积超过1亿m2;一些欧洲国家也陆续建立了SMA标准,瑞典、西班牙SMA铺筑面积超过5000万m2,荷兰、法国、丹麦、挪威和波兰铺筑面积也超过1000万m2。1993年我国在广佛高速公路和首都机场高速公路首次采用SMA,首都机场路使用至今除了出现一些横向温度裂缝外,使用情况良好。1996年在首都机场东跑道和八达岭高速公路,1997年在北京长安街,也修建了SMA路面,另外河北、辽宁、山西、江苏等省也先后修建了SMA路面。