楊菁

摘要：文中分析SBS改性瀝青的RTFOT微觀老化機(jī)理，結(jié)合工程情況探討SBS改性瀝青在實(shí)際工程中的應(yīng)用，并為類似研究提供借鑒，推動(dòng)我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青;微觀老化;施工技術(shù)

瀝青作為瀝青路面的重要施工材料，是一種復(fù)雜的高分子烴類聚合物，其主要成分為瀝青質(zhì)、樹(shù)脂、飽和烴和芳香烴，在特定的條件下表現(xiàn)出一定的黏彈性?，F(xiàn)有的一些瀝青改性劑可以增加瀝青的彈性，降低其應(yīng)力和溫度敏感性，從而提高瀝青混合料的抗車轍和抗疲勞性能，其中最常用的是SBS改性劑。SBS改性劑與瀝青混合后，吸收瀝青的油分和軟瀝青組分，在瀝青冷卻后，硬化形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，瀝青進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，形成一個(gè)有機(jī)的高分子彈性體，使瀝青性能得到改善。

1、SBS改性瀝青的RTFOT微觀老化機(jī)理

1.1 老化時(shí)間對(duì) SBS 改性瀝青常規(guī)指標(biāo)的影響

對(duì)不同老化時(shí)間的 SBS 改性瀝青樣品分別測(cè)試了針入度、軟化點(diǎn)、延度、針入度指數(shù)、當(dāng)量軟化點(diǎn)，對(duì)于同一改性劑摻量的 SBS 改性瀝青，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，針入度和延度逐漸下降，針入度指數(shù)上升，當(dāng)量軟化點(diǎn)增高。當(dāng) SBS 摻量較低時(shí) （ 3% ，4% ） ，針入度隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著下降，軟化點(diǎn)隨著老化進(jìn)程而上升; 當(dāng) SBS 摻量較高時(shí) （ 5% ） ，針入度在老化初期 （ 85 min） ，下降顯著，繼續(xù)延長(zhǎng)老化時(shí)間，降幅明顯變緩; 軟化點(diǎn)也出現(xiàn)了先下降再上升的趨勢(shì)，呈現(xiàn)兩階段老化特征;針入度指數(shù)隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)而變大，也表明老化后的瀝青感溫性變小。隨著 SBS 摻量的增加，SBS 改性瀝青的低溫延度有明顯的提高，這是因?yàn)楫?dāng) SBS 摻量較低時(shí)，瀝青呈連續(xù)相，改性劑呈分散狀態(tài)，為單相連續(xù); 隨著 SBS 摻量的增加，改性瀝青會(huì)形成相互貫通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得低溫性能明顯改善。

1.2 基于 FTIR 的 SBS 改性瀝青老化研究

用傅里葉變換紅外光譜儀分別測(cè)試 3% ，4% ，5% SBS 改性瀝青在不同老化時(shí)間的譜圖。其中 2 920 cm-1對(duì)應(yīng)基質(zhì)瀝青中C-H 的伸縮振動(dòng)，1 460 cm-1對(duì)應(yīng)C-H 鍵的變形振動(dòng)，最大峰值出現(xiàn)在 2 920 cm-1和 1 460 cm-1處，這 表 明 在 改 性 瀝 青 中 仍 以C-H 鍵 為 主;966 cm-1處為 SBS 中聚丁二烯 C = C 的特征吸收峰，700 cm-1處為聚苯乙烯苯環(huán)C-H 的特征吸收峰，這兩個(gè)峰可以表征 SBS 的存在。通過(guò)對(duì)比不同老化時(shí)間的紅外譜圖發(fā)現(xiàn)，隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)，700 cm-1處的吸收峰基本無(wú)變化，即聚苯乙烯段相對(duì)穩(wěn)定，無(wú)氧化發(fā)生; 966 cm-1處的吸收峰明顯減弱，表明聚丁二烯中 C = C 含量隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

BS 分子在老化過(guò)程中，分子鏈從較不穩(wěn)定的聚丁二烯段發(fā)生熱氧化降解和無(wú)規(guī)斷鏈，BI 指數(shù)降低，從而使得聚丁二烯段賦予改性瀝青的韌性和低溫變形能力隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低乃至喪失。聚苯乙烯段的熱氧穩(wěn)定性較高，由于聚苯乙烯與瀝青相容性較好，在老化后期，越來(lái)越多的較為剛硬的聚苯乙烯分子片段溶解于瀝青中，導(dǎo)致瀝青稠度增大，軟化點(diǎn)出現(xiàn)上升。

2、SBS改性瀝青施工技術(shù)分析

2.1 準(zhǔn)備工作

為了確保SBS改性瀝青混凝土的改性效果，在鋪筑SBS改性瀝青面層之前，需要嚴(yán)格控制路基和路面基層的施工質(zhì)量，路基壓實(shí)度一定要達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以避免路基發(fā)生沉降等病害。施工前還需進(jìn)行清掃、整平等工作。

在改性瀝青面層施工之前，需對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確保滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)質(zhì)量要求，不合格的材料不予進(jìn)場(chǎng)。并且應(yīng)提前修筑測(cè)試路段以確定混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)所需施工設(shè)備及壓實(shí)機(jī)械組合、壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)施工中的溫度范圍。

2.2 拌和

采用間歇式瀝青混合料拌和機(jī)進(jìn)行拌和。由于混合料的質(zhì)量直接影響攤鋪碾壓后的路面質(zhì)量，在混合料拌制過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制油石比，并每天從運(yùn)輸車上采集一定質(zhì)量的混合料進(jìn)行抽提（燃燒法）試驗(yàn)，以指導(dǎo)拌和站工作。混合料拌和時(shí)間以集料表面全被瀝青覆蓋、無(wú)集料外露并拌和均勻?yàn)榇_定標(biāo)準(zhǔn)。拌和站未經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室批準(zhǔn)不得擅自更改混合料配合比，如發(fā)現(xiàn)某一檔礦料料倉(cāng)出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停機(jī)進(jìn)行處理。運(yùn)輸車在出料口裝料時(shí)應(yīng)按三車法即“前→后→中”的順序進(jìn)行，以避免混合料離析。

2.3 運(yùn)輸

改性瀝青混合料采用大噸位自卸式卡車運(yùn)輸，根據(jù)運(yùn)輸距離、攤鋪速度確定車輛數(shù)。在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)保證運(yùn)輸車輛清潔，沒(méi)有余料存在，運(yùn)輸前可用 1∶3 的柴油水混合液噴灑涂刷車廂，避免混合料黏附車廂側(cè)壁與底部。在運(yùn)輸車側(cè)壁留有檢測(cè)孔，孔距一般為 300mm，采用數(shù)顯插入式熱電偶溫度計(jì)測(cè)定混合料出廠時(shí)與到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的溫度與濕度。在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)用油氈布等對(duì)混合料進(jìn)行覆蓋，起到保溫、防雨、防污染的作用。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混合料進(jìn)行檢測(cè)，離析、低于160℃、硬殼結(jié)團(tuán)及被雨淋濕的混合料都應(yīng)廢棄。為保證攤鋪的效率與施工連續(xù)性，攤鋪初始階段，運(yùn)輸車應(yīng)停在 10～30m 的位置，并至少有5輛運(yùn)輸車做準(zhǔn)備。

2.4 攤鋪

混合料攤鋪之前，應(yīng)將施工工作面清掃干凈，灑布一層黏層油?；旌狭系臄備仠囟葢?yīng)控制在170～180℃，不可低于 160℃。提前 30min 預(yù)熱攤鋪機(jī)熨平板，保證其溫度在130℃以上。熨平板放置在墊塊上，墊塊高度根據(jù)原路面接縫高度乘以壓實(shí)系數(shù)得到。攤鋪時(shí)，墊塊應(yīng)靠近接縫，調(diào)整好角度，使熨平板前端輸料口位于接縫處，攤鋪料應(yīng)蓋住接縫 2～3cm。攤鋪機(jī)起步攤鋪以后對(duì)接縫處進(jìn)行人工處理，使接縫處保持飽滿且兩邊無(wú)散料。攤鋪完成后，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查攤鋪層厚等，對(duì)存在攤鋪不均勻的區(qū)域應(yīng)進(jìn)行人工換填補(bǔ)料處理。

2.5 碾壓

按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行混合料碾壓施工。在剛攤鋪的油面上嚴(yán)禁轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、急剎車或停車加水。由于SBS改性瀝青的特殊性，其混合料溫度要比普通瀝青混合料高20℃。

混合料碾壓一般分為初壓、復(fù)壓和終壓。初壓選用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，溫度控制在 160～170℃，速度為 2km/h，碾壓 3～4 遍;復(fù)壓選用 26t 輪胎壓路機(jī)碾壓，溫度控制在130～160℃，速度為 3～5km/h，碾壓 2～4 遍，直至無(wú)非常明顯的輪跡;終壓選擇雙鋼輪壓路機(jī)，溫度控制在 100℃以上，速度為 4～6km/h，碾壓 1～2 遍，直至輪跡消除。由于SBS改性瀝青的壓實(shí)質(zhì)量受溫度影響很大，所以要嚴(yán)格保證在較高的溫度下進(jìn)行壓實(shí)，并控制好碾壓速度，以提高路面的壓實(shí)度與平整度。在碾壓施工過(guò)程中，壓路機(jī)械應(yīng)具有噴霧功能，以避免黏輪，光輪壓路機(jī)可用清潔水作隔離劑，輪胎壓路機(jī)用肥皂水作隔離劑，但水量均不宜太大。

結(jié)論

隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展，SBS改性瀝青作為一種新型的路面材料，越來(lái)越多地應(yīng)用于路面施工中。在公路建設(shè)中，路面施工作為重要環(huán)節(jié)，對(duì)路面使用性能有著重要的影響。根據(jù)工程所處的地域環(huán)境及所用的材料，選擇合適的施工技術(shù)、機(jī)械等，合理配置機(jī)械、組織人員，可以提高路面的施工質(zhì)量。由于SBS改性瀝青的特殊性，需要采用一些獨(dú)特的施工工藝，這樣能夠有效防止改性瀝青路面出現(xiàn)早期病害，提高瀝青路面抗水損害能力。

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