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    SBS改性沥青混合料在道路施工中的稳定性研究

    时间：2023-01-24 17:35:08来源：百花范文网本文已影响人

    朱志红

    （安徽联春建设工程有限公司，安徽 黄山 241000）

    SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方式，使SBS在沥青中均匀地分散。在此基础上，加入一定比例的专属稳定剂，最终形成SBS共混材料。它主要利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理，SBS能与沥青基质形成空间立体网络结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、内聚附着性能、弹性、混合料的稳定性、耐老化性等。在众多沥青改性剂中，SBS改性沥青混合料能同时改善沥青的高低温性能和感温性能，使其成为研究和应用最多的品种之一，SBS改性沥青占全球沥青需求量的61%以上。

    随着我国城市化进程的全面深入发展，交通事业整体水平呈现出前所未有的上升势态。大型车辆、重载车辆、超载车辆日益增加，导致道路路面经常处于超载状态，已经不具备支撑交通实际需求的能力，质量问题越来越严重，甚至严重影响了人们的日常出行安全。为有效解决因交通量较大而引发的各类问题，人们对道路施工过程中的路面质量提出了严格要求，采取有效措施以提升路面的稳定性、抗疲劳性、低温抗裂性和高温稳定性。

    在沥青混合料中合理地添加SBS改性剂，能够充分发挥SBS改性剂的抗低温、耐高温、黏合力强、韧性强等优势。因此，在道路施工中必须明确掌握不同含量SBS改性剂对沥青混合料稳定性的影响，根据实际情况选择最优配比，从而为提高道路施工稳定性制定一套可行性方案。

    3.1 粗集料与细集料的级配选择

    SBS改性沥青混合料本身具有的内摩擦能够对自身的高温稳定性产生直接影响。当SBS改性沥青混合料的内摩擦角不断增加时，集料的不同分子大量聚集，产生的相互作用力随之增加，从而不断提高SBS改性沥青混合料的高温稳定性。

    在对粗集料进行级配选择过程中，选择的石料既要具有较高品质，又要有较高的坚硬度、表面粗糙、棱角分明。对石料进行处理时，灵活运用锥式碎石机或锤击式碎石机对石料进行破碎处理，保证碎石材料的抗压、防碎能力在相关机械设备的作用下得到进一步强化。对于石英岩、花岗岩这一类酸性岩石而言，虽然各方面性能能够充分满足道路施工的标准和要求，但是由于沥青与酸性岩石之间的黏合性极差，因此，在使用酸性岩石的过程中应添加水泥、石灰等材料。在对细集料进行级配选择的过程中，通常采取反复破碎坚硬岩石的方法制取机制砂，这样能够与沥青材料之间产生较高的黏合度。细集料具备符合道路工程施工标准和项目要求的性能。

    3.2 矿粉的选择与设计

    为了进一步增强SBS改性沥青混合料的吸附作用，工作人员可在制作混合料时添加适量的矿粉，无论是粗集料还是细集料，都能在沥青与矿粉的充分结合下，最终形成一个具有较高完整性的整体。在添加矿粉的过程中，必须根据实际情况合理控制矿粉的添加量，如果添加的矿粉量较少，会导致SBS改性沥青混合料的黏稠度低；
    如果添加的矿粉量较多，会导致SBS改性沥青混合料出现胶泥成团现象，使道路路面出现胶泥离析的严重后果。所以，无论哪种情况都会影响道路施工质量，降低道路工程的安全性和稳定性。必须加强对SBS改性沥青混合料中矿粉加入量的精准控制，使混合料的配比具有较高的科学性和可行性。

    为了使SBS改性沥青混合料具有较高的黏附性，必须保证加入的矿粉细度不超过0.075mm，亲水系数始终小于1，含量控制在75%左右。在拌和机的搅拌下，矿粉会产生大量粉尘，不仅违背了建筑工程的绿色施工理念，对道路施工产生一定影响，而且会严重破坏道路路面的性能。为了避免由于解决粉尘问题而导致道路建设成本增加的问题发生，工作人员应精准控制粗集料与细集料中的含泥量，并在储存矿粉时始终保持储存环境洁净、干燥，最大程度地减少粉尘对SBS改性沥青混合料性能产生的影响，提高道路路面的稳定性。

    3.3 矿料的选择与设计

    在对SBS改性沥青混合料的矿料进行级配设计时，可根据实际情况优先选择密级配AC-16C型号的沥青混合料，并将其使用在道路路面的上层面施工中。在具体设计过程中，通过对试验结果分析得出，SBS改性沥青混合料最优配比设计为：10～20mm碎石占比40%、5～10mm碎石占比10%、石屑占比26%、砂石占比18%、淀粉占比6%。

    鉴于SBS沥青混合料中的沥青含量能够对混合料实际性能产生重要影响，因此，在确定沥青的最佳使用量时，工作人员通常会优先使用马歇尔试验法。通过与基质沥青的相对密度进行比较，发现在混合料中加入5%的SBS改性沥青，其具有的相对密度为0.990，与基质沥青相对密度0.995相比略低。在进行马歇尔试验法的过程中，可以分别利用不同的石油比例对沥青混合料进行逐一配置。

    为了验证SBS改性沥青混合料对道路工程实际性能产生的影响，采取科学的方式对SBS改性沥青混合料各项组成材料的级配进行合理选择，确保设计的配合比例具有较高可行性和科学性。在此基础上，从高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性三个层面入手，全面探究SBS改性沥青混合料对道路施工产生的影响。从试验结果中可以看出，SBS改性沥青混合料不仅能提升道路的应变能力和抗疲劳能力，而且能最大程度地降低路面产生的永久变形问题，为人们提供安全出行，还能进一步延长道路的使用寿命。

    5.1 SBS改性沥青混合料可提升道路施工的高温稳定性

    为了验证SBS改性沥青混合料是否能有效提升道路施工的高温稳定性，本文分别选择壳牌90、壳牌90+5%SBS型号的沥青对AC-16C型号的混合料车辙进行试验。对于SBS改性沥青而言，无论是软化点还是当量软化点，都比基质沥青要高，也就是在高温环境下，SBS改性沥青的稳定性要高于基质沥青，这也是经过改性后的沥青能够使高温区（20℃～30℃）具有的热稳定性要求得到充分满足的原因。按照《公路沥青路面施工技术规范》相关要求，夏季炎热地区（20℃～30℃）改性沥青混合料的高温稳定性必须满足车辙稳定度（60℃，0.7 MPa）不少于2 400次/mm的要求，通过对试验结果的分析发现，在混合料中逐步提高SBS改性剂的含量，可使该混合材料的车辙度稳定性提升到3 997次/mm，确保混合料的动稳定度提升3.6倍左右，并且在高温状态下，经过改性后混合料的抗流动变形性和稳定性得到进一步强化，当环境温度保持在20℃～30℃之间时，依然能保证自身具有较高的稳定性。可见，与传统沥青混合料相比，SBS改性沥青混合料的稳定性明显提升，能充分满足道路施工在不同气候条件下的作用需求。

    5.2 SBS改性沥青混合料能使道路施工具有低温抗裂性

    我国大部分道路工程施工项目的路面通常以沥青为主。为了验证SBS改性沥青混合料是否能提升路面的低温抗裂性能，对其进行低温弯曲试验，并对试验结果进行评价。通过分析知道，当混合料经过改性后，应变能力以及极限抗弯拉强度与改性之前相比，分别提升了47%和51%，劲度模量增加幅度虽然较小，但也提高了5.5%。从中可看出，通过使用SBS改性剂，能够使沥青混合料的低温抗裂性能得到明显提升。在将SBS改性沥青与蒙脱土充分融合后，形成的混合料具有较强的抗老化性，特别是在低温环境下，抗裂性能极为明显。虽然在路面老化之前，复合改性沥青混合料的最大弯度低于SBS改性沥青，但由于受到长期老化和短期老化的影响，使前者的抗老化性能更加优越，甚至最大弯拉应变要明显高于后者。

    5.3 SBS改性沥青混合料能使道路施工具有水稳定性

    在雨季进行道路施工时，较多的雨水会影响施工效果。为了验证SBS改性沥青混合料是否能提升道路施工的水稳定性，工作人员可进行残留稳定度试验和冻融劈裂强度比试验。通过对试验结果分析可知，在残留稳定度方面，经过改良后的混合料整体水平提高了37.6%，冻融劈裂强度比提升了9.8%。从中可看出，使用SBS改性沥青混合料能使道路施工的水稳定性得到有效提升，保证在沥青路面的上面层施工中充分发挥自身作用。在经历短期老化后，道路路面无论采用SBS改性沥青与蒙脱土混合料，还是单独使用SBS改性沥青混合料，其水稳定性都明显提升，主要原因是在短期老化之后沥青内部的部分轻质组分逐渐向重质组分转变，从而使沥青混合料的黏稠度提升，自由能增加，为提高路面水稳定性具有积极的促进作用。

    6.1 沥青混合料的配置比例与搅拌

    配比与搅拌沥青混合料是沥青混凝土混合涂料施工中的一个重要环节。在控制沥青混凝土混合料配合比的过程中，道路工程施工管理人员应根据不同阶段的施工要求，通过马歇尔试验确定沥青混凝土混合料的种类和配制比例，并测试各种设计参数的有效性和稳定性。在施工过程中，施工人员还应严格控制沥青混凝土混合料的拌和、加热时间和温度，并根据施工现场及附近地区的空气温度和湿度进行调整，避免拌和施工参数不合理，容易造成离析、分层等其他问题。需要注意的是，一旦任何环节出现误差，施工人员应立即通过误差补偿的方式进行校准和调整。

    6.2 摊铺混合沥青材料

    在摊铺沥青混凝土及其他基础材料工序的实施阶段，先将路基存在的杂物快速清理干净，再用压路机进行碾压。施工人员应选择适合的摊铺机械和摊铺措施进行操作，还要综合考虑到城市公共道路交通工程的等级，在城市公共道路交通工程检查作业、摊铺设备调试时，施工人员要确定摊铺设备平直度是否满足城市公共道路交通工程路面的标准，综合分析供料系统、振捣底部、加热装置和自动调整装置，按照正确的摊铺顺序，保持匀速摊铺，保证摊铺效果，再由专业人员进行看护管理，以便在路面出现裂缝时能及时处理。

    6.3 压实成型沥青混凝土及基础材料

    混凝土和相关基础材料在摊铺作业完成后，应进行压实处理。在道路工程中，压实工序分为初压、复压和终压三个阶段，各阶段应用的具体设备、设定的压实温度和速度等也存在相应的差别。所以，混合材料压实时应根据各个阶段的具体情况，综合考虑压实的速度和温度，设置科学的碾压方案，在进行压实操作前应进行提前试压作业，以确定碾压参数。通常情况下，初压会使用钢轮压路机，复压常使用重型轮胎压路机，终压时通常会使用双钢轮压路机。

    6.4 沥青路面的接缝处理

    施工人员应严格按照标准、规范要求预留施工缝，做好接缝连接。在实际路面施工环节中，最宜采用机械切割或人工干预的方法，去除层厚不足的部分，加强工作缝直角连接的平整度，持续保持连接部位处于平衡状态。此外，选择垂直平接缝和水平斜缝，严格控制发生错位，进一步提高路面平整度。要修齐边缘结构，清除松散的多余混合料，然后对新铺的混合料进行二次碾压。另外，沥青混凝土混合料高温摊铺完成后，应预留足够时间，使其自然冷却，以增强整体混凝土结构的稳定性。

    SBS改性沥青混合料路面施工的技术性强、涉及范围广。现代化的施工机械、高素质的施工人员、成熟的施工工艺是质量保证的必要因素，同时，建立质量岗位责任制。为了保证道路交通质量和交通安全，必须严格施工管理，充分调动施工人员的积极性和责任心，从原材料开始对沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实等工艺进行层层把关，这样才能铺筑出优良的路面工程。

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