李倩

（高平市城交市政建設(shè)有限公司，山西晉城 048400）

1 改性瀝青概述

1.1 改性瀝青的種類(lèi)

1.1.1 橡膠類(lèi)改性瀝青

橡膠是瀝青的重要改性材料，與瀝青具有較好的混溶性，并能使瀝青具備橡膠的很多優(yōu)點(diǎn)，如高溫變形小、低溫柔性好等。常用的橡膠類(lèi)改性瀝青主要包括氯丁橡膠改性瀝青、丁基橡膠改性瀝青、再生橡膠改性瀝青、丁苯橡膠改性瀝青等。

1.1.2 樹(shù)脂類(lèi)改性瀝青

樹(shù)脂類(lèi)改性瀝青是一種常見(jiàn)的改性瀝青，主要使用熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行改性，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、無(wú)規(guī)聚丙烯（APP）、酚醛樹(shù)脂、天然松香等。這些樹(shù)脂可以改善瀝青的粘度、高溫穩(wěn)定性。

1.1.3 橡膠和樹(shù)脂共混類(lèi)改性瀝青

橡膠和樹(shù)脂共混類(lèi)改性瀝青是指同時(shí)使用橡膠和樹(shù)脂來(lái)改善石油瀝青的性質(zhì)，使瀝青兼具橡膠和樹(shù)脂的特性。這種改性瀝青的成本較低，可廣泛應(yīng)用于市政道路建設(shè)。在橡膠和樹(shù)脂共混類(lèi)改性瀝青中，橡膠和樹(shù)脂的比例以及共混工藝都會(huì)影響瀝青的性能。例如，橡膠的加入可以改善瀝青的高溫性能和彈性，而樹(shù)脂的加入則可以增強(qiáng)瀝青的韌性和耐久性。橡膠和樹(shù)脂共混類(lèi)改性瀝青的生產(chǎn)過(guò)程包括將橡膠、樹(shù)脂和其他添加劑與瀝青混合，然后進(jìn)行加熱、攪拌和研磨等工序[1]。

1.2 改性瀝青的路用性能

1.2.1 高溫穩(wěn)定性

改性瀝青在高溫條件下能夠保持較好的穩(wěn)定性，減少因溫度變化所導(dǎo)致的路面變形和損壞。這種高溫穩(wěn)定性可以有效地提高路面的使用壽命和耐久性，減少因高溫引起的車(chē)轍、推移和擁包等病害。改性瀝青的高溫穩(wěn)定性主要得益于其化學(xué)組成和物理性質(zhì)，其中含有的高分子聚合物能夠提高瀝青的粘度和軟化點(diǎn)，使其在高溫條件下仍能保持良好的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。

1.2.2 低溫抗裂性能

改性瀝青的低溫抗裂性能是指其在低溫條件下抵抗裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的能力。改性瀝青的低溫抗裂性能主要受到溫度、瀝青的組成和物理性質(zhì)、路面結(jié)構(gòu)和施工工藝等多種因素的影響。在低溫條件下，改性瀝青的粘度和彈性模量會(huì)顯著增加，從而提高了路面的抗裂性能。除了瀝青本身的性質(zhì)外，路面的結(jié)構(gòu)和施工工藝也會(huì)影響改性瀝青的低溫抗裂性能。因此，在市政道路的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，應(yīng)該考慮到這些因素，并采取相應(yīng)的措施來(lái)提高路面的抗裂性能。

1.2.3 耐老化性能

改性瀝青的耐老化性能是指其在自然環(huán)境和車(chē)輛荷載作用下，抵抗老化和性能下降的能力。改性瀝青的老化主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)的變化，如粘度增加、彈性下降、化學(xué)變化等，如氧化、水解等。改性瀝青的耐老化性能主要受到瀝青的組成和物理性質(zhì)、環(huán)境因素和施工工藝等多種因素的影響。其中，瀝青中的高分子聚合物可以改善瀝青的耐老化性能，可以有效地抵抗化學(xué)氧化和物理變化。

1.2.4 舒適性

改性瀝青混凝土路面具有出色的舒適性，它能夠顯著降低車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音，提供平穩(wěn)的行駛感覺(jué)。其防滑性能優(yōu)秀，可以增強(qiáng)車(chē)輛的操控穩(wěn)定性，減少意外發(fā)生[2]。

2 案例概況

某市政道路，起止K15+622.032—K20+336，全長(zhǎng)4.714km，全線共有大橋1 座、小橋1 座、涵洞2 道、工程總預(yù)算16.72 億元。項(xiàng)目采用雙向四車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速40km/h，路基寬32m。該道路的交通流量較大，因此需要使用能夠承受重載車(chē)輛和高溫天氣的新型路面材料。經(jīng)研究，本項(xiàng)目決定采用SBS-I-C 改性瀝青的SMA-16、SMA-13 結(jié)構(gòu)進(jìn)行路面施工。

3 改性瀝青混凝土路面施工工藝

3.1 施工材料

3.1.1 瀝青

根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，全線上面層瀝青馬蹄脂碎石（SMA-16、SMA-13）將采用SBS-1-C 改性瀝青，K15+622.032—K20+336 段下面層瀝青混凝土（AC-20）將采用90 號(hào)A 級(jí)瀝青，柔性基層瀝青穩(wěn)定碎石（ATB-25）將采用70 號(hào)A 級(jí)瀝青，K20+336—K61+302 段中面層瀝青混凝土（AC-20）和下面層瀝青混凝土（AC-25）將采用70 號(hào)A 級(jí)瀝青。這些材料的選擇將根據(jù)不同路段的實(shí)際需求和性能要求進(jìn)行優(yōu)化配置，以確保道路的安全性、舒適性和耐久性。

3.1.2 粗集料、細(xì)集料

（1）粗集料。選擇改性瀝青混凝土路面的粗集料時(shí)，選用的石料需要具備粗糙的表面和接近于立方體的形狀等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)可以增加粗集料與瀝青之間的粘附性，提高路面的抗滑性能和耐久性。

（2）細(xì)集料。選擇石灰?guī)r磨制的機(jī)制砂為細(xì)集料，這有利于提高改性劑瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，機(jī)制砂是指通過(guò)制砂機(jī)或其他設(shè)備將堅(jiān)硬的巖石破碎、整形和篩分而制成的砂子。這種砂子具有較為尖銳的棱角和較好的嵌擠性，可以提供更好的集料形狀和更高的集料強(qiáng)度。在選擇機(jī)制砂時(shí)，需要確保其潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜物，并且滿足所需的顆粒級(jí)配要求。合適的顆粒級(jí)配可以提供更好的集料形狀和更高的集料強(qiáng)度，從而提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和耐久性。機(jī)制砂的規(guī)格如表1 所示。

表1 瀝青混合料用機(jī)制砂規(guī)格

3.1.3 配合比設(shè)計(jì)

改性瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)是施工中的重要環(huán)節(jié)。在確定礦料級(jí)配和最佳改性瀝青用量時(shí)，需要綜合考慮多種因素，如原材料的質(zhì)量、施工環(huán)境、道路等級(jí)等。為了確保配合比設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行多個(gè)試配并比較不同配合比的性能指標(biāo)，最終選擇最優(yōu)的配合比方案。在本工程項(xiàng)目中，應(yīng)嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和比例，確保進(jìn)場(chǎng)的原材料符合要求。改性瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)是確保路面性能和壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行配料和施工，不得隨意更改[3]。

3.1.4 填料

填料在改性瀝青混合料中起著舉足輕重的作用，改性瀝青吸附在礦粉的表面才能與粗、細(xì)集料相互粘附結(jié)合為一體。填料使用專(zhuān)業(yè)球磨機(jī)加工優(yōu)質(zhì)石灰石磨細(xì)的礦粉，是為了保證礦粉的粒度和質(zhì)量。原集料中不得混雜其他雜質(zhì)，是為了確保填料的純度和清潔度。礦粉必須保持干燥、潔凈，能夠自由地從礦粉倉(cāng)中流出，這是為了確保礦粉在混合過(guò)程中能夠均勻地分散在瀝青混合料中，提高瀝青混合料的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3.1.5 纖維穩(wěn)定劑

本項(xiàng)目上面層使用的纖維穩(wěn)定劑為松散的絮狀木質(zhì)素纖維，宜采用針葉類(lèi)木材為原料制造。木質(zhì)素纖維是一種常用的纖維穩(wěn)定劑，由針葉類(lèi)木材制成。這種纖維具有較好的吸水性、分散性和耐熱性，適合用于路面的穩(wěn)定劑。①纖維應(yīng)存放在室內(nèi)或有棚蓋的地方，妥善保管，防止受潮。②在運(yùn)輸及使用過(guò)程中應(yīng)防止受潮。運(yùn)輸和使用過(guò)程中可能會(huì)遇到不同的環(huán)境條件，如高溫、多雨等，需要采取措施防止纖維受潮。③纖維穩(wěn)定劑應(yīng)當(dāng)能夠承受250℃的干拌溫度而不會(huì)產(chǎn)生變質(zhì)、發(fā)脆等現(xiàn)象。④必須滿足環(huán)保要求，不會(huì)危害到人類(lèi)的身體健康。

3.2 施工設(shè)備

為了保證施工質(zhì)量，適應(yīng)本工程項(xiàng)目特點(diǎn)需要，對(duì)瀝青各結(jié)構(gòu)層所用的機(jī)械設(shè)備作強(qiáng)制性規(guī)定，均要求采用性能良好的設(shè)備。本項(xiàng)目中采用3500 型進(jìn)口設(shè)備。3500 型進(jìn)口設(shè)備是一種先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，主要用于生產(chǎn)高質(zhì)量的瀝青混合料，這種設(shè)備具有以下特點(diǎn)：①生產(chǎn)規(guī)模大。3500 型進(jìn)口設(shè)備的生產(chǎn)能力較大，可以高效地生產(chǎn)大量瀝青混合料，適用于大規(guī)模的工程建設(shè)項(xiàng)目。②性能穩(wěn)定。該設(shè)備采用先進(jìn)的技術(shù)和高質(zhì)量的材料制造而成，具有穩(wěn)定的性能和可靠性，能夠保證連續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量的瀝青混合料。③自動(dòng)化程度高。3500 型進(jìn)口設(shè)備自動(dòng)化程度較高，可以減少人工操作和干預(yù)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量[3]。

3.3 施工工藝控制

3.3.1 改性瀝青在SMA 上面層施工中的應(yīng)用

具體應(yīng)用如下：①施工前準(zhǔn)備。包括對(duì)SMA 混合料的試驗(yàn)和檢測(cè)，確定施工所需的設(shè)備和材料。②噴灑粘層油。在已經(jīng)鋪裝好的路面噴灑粘層油，以確保改性瀝青混合料的粘附性。③攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。使用履帶式攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，以獲得更均勻和平整的表面，嚴(yán)格控制攤鋪溫度使其不低于160℃，以確保改性瀝青混合料在SMA 路面上的穩(wěn)定性和耐用性。④施工質(zhì)量控制。在施工過(guò)程中，應(yīng)密切注意SMA 混合料碾壓產(chǎn)生的壓實(shí)度變化，以防止過(guò)度碾壓，并確保SMA 混合料的攤鋪速度適當(dāng)，通常宜放慢至1～3m/min。⑤后期養(yǎng)護(hù)。完成施工后，應(yīng)對(duì)路面進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)和保護(hù)，確保路面的質(zhì)量和壽命。

3.3.2 瀝青路面結(jié)構(gòu)層混合料施工溫度

瀝青路面結(jié)構(gòu)層混合料施工溫度是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在上面層施工中，需要控制一系列溫度參數(shù)，包括瀝青混合料的出廠溫度、到場(chǎng)溫度、攤鋪溫度和碾壓溫度等。一般來(lái)說(shuō)，改性瀝青混合料的出廠溫度應(yīng)控制在160～170℃，到場(chǎng)溫度應(yīng)不低于160℃。在攤鋪過(guò)程中，應(yīng)確保攤鋪機(jī)熨平板溫度不低于130℃，攤鋪溫度應(yīng)控制在140～165℃。在碾壓過(guò)程中，應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，并能根據(jù)施工實(shí)際情況確定合理的碾壓溫度范圍。

4 改性瀝青路用性能試驗(yàn)

4.1 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

改性瀝青混凝土路面施工的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)是為了檢測(cè)改性瀝青混合料在高溫條件下的性能穩(wěn)定性。這是評(píng)價(jià)改性瀝青混凝土路面施工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)采用車(chē)轍試驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)兩種方法。車(chē)轍試驗(yàn)是通過(guò)在試驗(yàn)路面上行駛車(chē)輪，模擬車(chē)輛行駛時(shí)對(duì)路面的壓力和摩擦力，測(cè)量路面產(chǎn)生的車(chē)轍深度，以評(píng)估路面的高溫穩(wěn)定性。動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)是通過(guò)在試驗(yàn)路面上行駛車(chē)輛，模擬車(chē)輛行駛時(shí)對(duì)路面的震動(dòng)和沖擊，測(cè)量路面的震動(dòng)幅度和穩(wěn)定性，以評(píng)估路面的高溫穩(wěn)定性。

4.2 低溫抗裂性試驗(yàn)

低溫抗裂性是瀝青混凝土路面的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，對(duì)于保證路面的完整性和使用壽命具有重要意義。由于瀝青混合料在低溫條件下容易產(chǎn)生收縮和變形，因此需要使用SBS 改性劑等材料來(lái)提高其低溫抗裂性能。低溫抗裂性的相關(guān)指標(biāo)可以通過(guò)式（1）至式（3）進(jìn)行計(jì)算。

式中：RB——試件破壞時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度，MPa；εB——破壞時(shí)的梁底最大彎拉應(yīng)變，無(wú)量綱；SB——試件破壞時(shí)的彎曲勁度模量，MPa；PB——試件破壞時(shí)的最大荷載，N；d——試件破壞時(shí)的跨中撓度，mm；L——試件的跨徑，mm；b——跨中斷面的寬度，mm；h——跨中斷面的高度，mm。

本實(shí)驗(yàn)選擇在-10℃的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行。通過(guò)對(duì)SBS 改性瀝青混合料的低溫彎曲勁度模量的要求是不低于2800MPa，而實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果為3541MPa，比要求的標(biāo)準(zhǔn)高出26.5%，同時(shí)高出普通瀝青混合料的彎拉應(yīng)變68%。因此，在本項(xiàng)目中所使用的SBS 改性瀝青混合料的低溫抗裂性得到了大大的提高[4]。

4.3 耐老化性試驗(yàn)

改性瀝青混凝土路面的耐老化性試驗(yàn)是確保路面質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。在改性瀝青混凝土路面施工完成后，需要進(jìn)行耐老化性試驗(yàn)，以評(píng)估瀝青混合料在自然環(huán)境條件下的耐久性能。耐老化性試驗(yàn)通常包括延度試驗(yàn)、草酸值試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)剪切黏度試驗(yàn)等多種方法，這些試驗(yàn)可以綜合評(píng)估改性瀝青混凝土路面的抗氧化性能、抗疲勞性能和穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能指標(biāo)。在耐老化性試驗(yàn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，包括溫度、濕度、壓力等環(huán)境因素以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的精度和規(guī)范性。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需要進(jìn)行充分的樣本準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出改性瀝青混凝土路面的耐老化性能評(píng)價(jià)，包括瀝青混合料的硬化程度、脆性、裂縫發(fā)展情況等。這些數(shù)據(jù)可以作為路面的維護(hù)和翻修的依據(jù)，以確保道路的安全性和使用壽命[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，市政道路工程中的改性瀝青混凝土路面施工工藝是確保路面質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過(guò)合理的施工工藝，可以充分發(fā)揮改性瀝青混凝土的優(yōu)良性能，提高路面的使用壽命和性能。在具體的施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，包括材料的選擇、混合料的配合比、拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等。為了滿足路面的性能要求，還需要進(jìn)行各種試驗(yàn)和檢測(cè)，以確保路面的平整度、抗滑性和耐久性等指標(biāo)達(dá)到預(yù)期要求。總的來(lái)看，改性瀝青混凝土路面施工工藝在市政道路工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。