SBS改性沥青的研究和应用
科技信息2008年第25期
SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION 通过实验比较总结出SBS 改性沥青的高、低温稳定、耐溶和抗滑等性能,远远优于普通沥青;并得出SBS 改性沥青具有可观的经济效益和社会效益。是完全值得我们研究和推广应用的技术。
如今在公路施工中,就如何提高路面的使用性能是很重要的问题。沥青作为高等级路面的重要原材料之一,其质量的好坏是影响路面质量的关键因素。通过利用某些聚合物优越的物理化学性能,可以弥补沥青自身的缺陷,从而改善沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂性能,并提高路面的稳定性、耐疲劳性、行车舒适性等,因此十分具有研究价值。
SBS 改性剂是最典型的热塑性橡胶聚合物,其特殊的分子结构(硬段为S,即塑料段,软段为B,即橡胶段),使经SBS 改性的沥青具有良好的热稳定性和低温抗裂性,能够增加沥青与石料的粘附性,具有良好的弹性(即变形的自愈性),适用与各种气候条件下使用。就目前已知的改性剂来看,除SBS 改性剂外,很难期望其他某种改性剂能同时改善沥青混合料的所有性能,即使把具有不同改性性能的多种改性剂同时掺入基质沥青中,也难于获得全面改性效果。据欧美各国的统计结果,S BS 已成为世界上应用最为广泛的改性剂。我过属于多气候国家,因此SBS 改性剂在我国大力推广具有着深远的意义。
S BS 改性沥青的制作与施工
在郑少高速公路路面面层铺筑工程中均采用了SB S 改性沥青,分别采用现场改性和成品改性沥青,在生产和施工中进行了检测,充分体现了SBS 改性沥青的优良性能。
———SBS 改性沥青的制作
我国使用SBS 改性道路沥青用料控制在3%-6%范围内,其配方的确定与许多相关因素有直接关系,它不仅与所在地区气候条件、路段的荷载条件、路况有关,还与所用沥青牌号及来源、SB S 牌号、砂石料级配及加工条件有关。
在郑少高速公路建设中,我们采用北京市国创改性沥青有限公司的LG-8型炼磨式改性沥青设备进行现场改性。根据本地气候条件。采用了韩国SK 株式会社的90号重交通沥青,掺加5%改性剂。制作工艺为:
沥青→搅拌混合→储存→输送→改性沥青SBS 辅料→
为了避免改性剂与基质沥青的离析,制备时严格控制温度,基质沥青不准超过175℃。改性剂与沥青同时反复受到大功率、高温、高压、多回转胶体磨的碾磨,以及高速剪切的炼磨作用,使改性剂逐渐变细,最后以细小的颗粒状分布与沥青中。在生产过程中,为便于聚合物的分散,通过胶体研磨后在160℃的环境中保持0.5小时以上,并必须进行不间断的搅拌,直至使用。
———SBS 改性沥青性能使用。
根据我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JT 052-20000)检测方法,上述AH-90型基质沥青及其现场改性沥青、郑少高速路路面面层铺筑中使用的AH-90型SBS 成品改性沥青进行检测,通过检测我们发现,现场改性沥青与成品改性沥青的性能相近,而改性沥青与普通沥青相比较,有以下特点:
改性沥青与普通沥青的混合料马歇尔指标比对表
高温稳定性
沥青中加入SBS 改性剂后,三个不同温度的针入度减小,软化点提高,从而当量软化点也相应提高。根据八五攻关科研成果,认为用当量软化点能很好地评价沥青材料的高温稳定性。所以SBS 改性沥青有
更好的高温稳定性。
低温柔性
SBS 改性沥青的当量脆点降低,低温延度提高,低温柔性得到很好改善,使路面龟裂减少。温度敏感性
针入度指数PI 作为反映沥青对温度敏感性的技术指标,PI 值越大,表明沥青温度敏感性越低,其性能则越优。
弹性沥青是粘弹性材料。SBS 改性沥青高温指标T800提高,低温指标T 1.2减小,说明改善了沥青的高、低温性能,使其粘弹性范围增大,更适应不同气候下使用。
为了进一步验证SB S 改性沥青的性能,在郑少高速公路建设中我们进行改性与非改性沥青混合料的马歇尔试验的对比。
通过试验数据可以看出,改性后稳定度提高了50.5%,流值减小了6.8%,动稳定度提高了3倍多,说明改性后的混合料高温稳定性大大增加,抗剪强度和抗压强度大大提高。
S BS 改性沥青混合料的施工质量控制
SBS 改性沥青混合料在生产和施工中的质量控制与普通热料沥青没有很大的区别,结合郑少高速公路路面面层铺筑工程的施工过程,主要控制项目如下:
——
—施工时温度控制由于改性沥青粘度较大,保证较高的施工温度是热拌热铺改性沥青混合料施工最关键的技术参数。如果温度不够,混合料不能拌和均匀,摊铺无法平整,碾压达不到密实度等。
———拌和时间与运输控制
由于掺入改性剂,拌和时间要比普通沥青混合料多拌5秒,其中加入矿粉干拌时间5秒-10秒。运输采用20T 自卸车,用盖布严密覆盖,防止运输过程中热量损失。
——
—碾压控制由于沥青混合料的温度控制严格,所以在摊铺后立即进行碾压。碾压原则:紧跟、慢压、高频、低幅。另外,应掌握好对钢轮的洒水,洒水太多温度下降太快,洒水太少非常容易粘轮。
初压:采用6吨-8吨光轮压路机,前轮不振后轮振,紧跟摊铺碾压2遍,速度为1.5㎞/h-2㎞/h,碾压温度不低于160℃.
复压:紧接初压进行,使用12吨双钢轮振动压路机高频低幅碾压4遍,重叠轮宽不小于20厘米,速度为3.5㎞/h ～4.5㎞/h,碾压温度不低于140℃。
终压:紧接复压进行,使用9吨～16吨胶轮压路机错两轮宽碾压2遍,速度2.5㎞/h ～3.0㎞/h ,重叠10厘米,碾压温度不低于120℃。实验表明,按照以上碾压控制,压实度均达到98%以上。
使用现况
郑少高速公路路面结构从上到下依次为:4厘米AC-161、5厘米
AC-201、6厘米AC-251,于2003年12月28日完工。经过使用,现在依然平整坚实,没有发生任何波浪、推移、拥包、车辙、坑槽等病害,裂缝面积也较少。据调查,郑少高速公路路面与同时铺筑相同结构层的普通沥青路面相比较,裂缝面积减少50%左右。这充分表现出改性沥青混凝土路面的优良品质,这也表明了改性沥青混凝土路面设计和施工技术是成功的。
S BS 改性沥青的效益分析
利用SBS 改性沥青,虽然一次性投入平均每吨增加800元左右,但是从延长路面使用寿命,降低养护费用,对石料的广泛适用性等方面来看,总体的经济效益是非常可观的,如能大批量生产使用,成本还可以再降低。
另外,使用SBS 改性沥青还有很大的社会效益,例如使改性沥青生产制造商可创利税5%3%;提高行车平稳舒适(下转第页)
实测密度(g/cm 3)
孔隙率(%)饱和度(%)稳定度(kn)流值(1100c m)浸水48h 稳定度(kn)动稳定度(次/mm)非改性 2.505 4.2971.558.5932.27.52850改性
2.512
4.28
71.57
12.93
30.0
12.18
3200
SBS 改性沥青的研究和应用
陈彦锋
(郑州市公路工程公司
河南
郑州
450000)
○建筑与工程○62-010418