2025-04-25
 
公路路面改造中的 SBS 改性沥青混凝土施工技术
2025年04月25日   阅读量:12539

摘 要:

在当前的基础设施建设中,公路路面的质量和耐久性成为关注的焦点。SBS(苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯)改性沥青混凝土是一种通过在沥青中添加 SBS 聚合物来提高其性能的材料,这种改性沥青混凝土在提高路面的耐久性、抗裂性和防水性方面有显著优势。系统阐述了公路路面改造中 SBS 改性沥青混凝土的施工技术,分析改性沥青混凝土施工技术的应用过程,旨在为公路路面改造工程提供一套完整、高效且实用的施工指南,以确保路面质量和延长公路的使用寿命。

关键词:公路路面改造;SBS 改性沥青混凝土;施工技术;管理

0 引言

在现代公路工程建设与维护领域,公路路面的性能直接关系到交通安全、行车舒适度、运输效率,而沥青混凝土作为公路路面材料的主要形式之一,其施工技术与材料性能的改进始终是工程技术研究的重点。特别是 SBS(苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯)改性沥青混凝土,由于其优异的高温稳定性、低温抗裂性和抗水损害能力,已成为提升公路路面性能的重要技术路径。该技术通过在沥青中添加 SBS 聚合物,不仅显著提升了混合料的力学性能,还改善了沥青的老化性能和黏附性,从而延长了路面使用寿命,减少了维护成本,实现了经济与环境效益的双重优化。


1 工程概况

本文研究的公路路面改造工程位于吉林省长春市,沿线全长约为 18.5km,穿越主要的商业区和居民区,连接两个重要的交通枢纽。工程路段名称为东部快速道路,是该市的主要城市干道之一,日均车流量约为 35000 辆,其中重型车辆占比 15%。

改造前,东部快速道路的路面状况普遍不佳,存在多处裂缝、坑槽和局部沉降问题。详细调查数据显示,约 70% 的路段出现了不同程度的结构损伤,其中裂缝和坑槽主要集中在路面中央车道,而沉降问题则多出现在接近人行道的部分。此外,由于长期承受较大的车辆荷载和不利的气候条件,约 30% 的路面区域显示出明显的水损伤,表现为剥离和泛水等现象。

在进行了综合评估和论证后,决定采用 SBS 改性沥青混凝土进行路面改造。SBS 改性沥青因其优异的高温稳定性和低温抗裂性,以及良好的耐水损伤能力,被认为是解决东部快速道路当前路面问题的理想材料。改造目标不仅是修复现有的路面损伤,还包括提高路面的整体承载能力和延长使用寿命,以适应不断增长的交通需求和改善驾驶条件。

本工程计划分为三个主要阶段实施:首先是路面损伤的预处理,包括裂缝填充、坑槽修补和局部路基加固;其次是 SBS改性沥青混凝土的铺设,计划采用高效的摊铺和压实设备,以确保材料性能得到充分发挥;最后是路面标线和安全设施的更新,确保路面交通安全和顺畅。


2  施工原材料及配合比确定

2.1 施工原材料

SBS 改性剂的加入量通常根据基础沥青的质量来决定,以确保改性沥青混合料达到最优的高温稳定性和低温抗裂性。集料的选择则需考虑到其粒径分布、形状、粒表特性及抗磨损性,以实现良好的混凝土密实度和持久的结构稳定性 [1]。粗集料通常采用破碎石或碎石,其粒径应满足相关规范要求(如表 1);而细集料则主要包括天然砂或人工砂,其细度模数和粉末含量需控制在一定范围内,以确保混合物的工作性和密实度(如表

2)。填料的使用可以进一步调整混合物的黏度和密实度,常用的填料包括石灰石粉、水泥粉等,其加入比例需根据混合料设计要求和试验结果来确定。

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2.2 配合比

在进行沥青混凝土配合比设计时,需要综合考虑多种因素以确保混凝土的整体性能达到工程要求。选择合适类型的沥青并确定其最佳用量。这一步骤通常通过马歇尔试验来完成,该试验通过评估不同沥青用量下混合料的压实性、稳定性、流动性、空隙率及沥青饱和度等关键性能指标,以确定最能优化混合料性能的沥青用量。一旦确定了沥青的最佳用量,接下来的步骤是集料的级配设计,此过程需确保集料的大小、形状和分布符合工程性能需求,以达到高温稳定性和低温抗裂性的最优平衡。最后,根据混凝土的具体应用需求调整填料和添加剂的比例,以进一步优化混凝土的高温性能、低温抗裂性和抗水损害能力。整个配合比设计过程不仅需关注单一性能,而应保证混凝土在多种环境条件下的综合性能,确保其长期的耐久性和稳定性 [2],SBS 改性沥青混合料马歇尔试验结果如表 3。

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集料级配的设计则是通过调整不同粒径集料的比例,以达到连续级配或半间断级配,满足特定的工程性能需求。级配的优化过程需充分考虑集料的粒型、粒径分布和表面特性,其与沥青的相容性,确保混合料具有较高的密实度和良好的抗变形能力。级配设计遵循《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中提供的指导原则和参数,通过系列级配试验,综合评估混合料的工作性、压实性能及最终的路用性能,从而确定最优的集料级配方案。


3 公路路面改造中的 SBS 改性沥青混凝土施工技术

3.1 施工前期准备

该阶段涉及的工作内容包括施工方案的制定、原材料的采购与检验、施工设备的准备与调试、施工人员的培训、施工现场的预处理等。施工方案需基于技术标准,和工程地质条件、气候特征、交通流量等因素制定,明确 SBS 改性沥青混凝土的配合比设计、施工工艺流程、质量控制措施及安全防护要求 [3]。原材料的采购与检验也要按照规定章程执行,确保所采用的基础沥青、SBS 改性剂、集料及其他添加剂均符合设计要求及国家标准,通过实验室测试验证其性能指标。

3.2 SBS 改性沥青混合料拌和

在 SBS 改性沥青混合料的制备过程中,确保混合料均匀性和性能符合设计要求至关重要,这需要严格控制原材料的质量、拌和设备的性能、拌和温度、时间及工艺。原材料的准备阶段,需要验证基础沥青、SBS 改性剂、集料(包括粗集料、细集料及矿粉)以及其他添加剂的质量均符合规范要求。特别是 SBS改性剂,其在沥青中的均匀分散是提升混合料性能的关键,因此在拌和前应使用高剪切力设备进行预分散处理。选用的拌和设备应能够提供充分的剪切力,以确保 SBS 的彻底分散,设备的调试也应确保其在拌和过程中的稳定性能。此外,拌和设备的温度控制系统必须能够精确控制拌和温度,防止过高温度导致 SBS 降解,或过低温度增加混合物的黏度,影响拌和效果。整个拌和过程的严格监控和控制是确保改性沥青混合料质量的基础。

3.3 SBS 改性沥青混合料运输

运输过程必须确保混合料不发生分离,保持其设计时的温度和均匀性,以避免施工中出现问题。SBS 改性沥青混合料的运输需严格控制温度、时间和运输设备的条件,确保混合料在到达施工现场前保持良好的施工性能 [4]。运输混合料的车辆必须是有盖的保温型运输车,以减少热量散失。运输车辆的内部应进行适当的保温措施,如使用保温材料覆盖,并确保车厢密封性能良好,以防止雨水、杂物等外界因素对混合料造成污染或影响其温度。在运输过程中,混合料的温度应保持在设计要求的范围内,通常情况下,SBS 改性沥青混合料的出厂温度应控制在 150℃至 160℃,到达施工现场时的温度不得低于140℃,以保证混合料的良好流动性和压实性。

3.4 SBS 改性沥青混合料摊铺

首先,SBS 改性沥青混合料的制备需在严格控制的条件下进行。该材料的最佳生产温度应控制在 150℃至 170℃之间,以保证 SBS 聚合物的充分溶解和均匀分布。生产过程中,应持续监控混合料的温度和黏度,确保其符合设计要求。本工程采用的 SBS 改性沥青混合料,其马歇尔稳定性值平均为 13.5kN,远高于传统沥青混合料的 8.0kN 标准,显著提升了路面的承载能力。

摊铺前,需对原有路面进行彻底清理,确保无任何杂物。SBS 改性沥青混合料的摊铺温度是其施工的关键参数,摊铺温度通常需保持在 140℃至 160℃。过低的摊铺温度会导致混合料迅速冷却,影响其流动性和压实效果;而过高的温度则可能导致 SBS 聚合物的热降解,降低路面性能。因此,摊铺作业应在混合料生产后尽快进行,以减少温度损失。

在摊铺过程中,使用高精度的摊铺机是保证均匀摊铺的前提,摊铺机应具备自动平整系统,能够根据预设的坡度和厚度自动调整摊铺速度和压实力度。本工程采用的摊铺机配备了先进的红外线温度监测系统,能实时监控混合料的温度,确保整个摊铺过程的温度均匀性。

摊铺速度是影响路面平整度的另一关键因素,过快的摊铺速度可能导致混合料在摊铺机下部分离,形成不均匀的路面;而过慢的速度则可能导致混合料冷却,影响最终的压实效果。

3.5 SBS 改性沥青混合料碾压

首先,SBS 改性沥青混合料的碾压温度是一个关键参数,必须严格控制。理想的碾压开始温度应在摊铺温度的基础上,不低于 140℃,以保证混合料具有足够的流动性以填充模板和实现初步密实。碾压应在混合料温度降至 95℃之前完成,以避免材料冷却硬化,影响最终密实度。本项目采用的 SBS 改性沥青混合料,其碾压窗口相较于传统沥青混合料更为宽泛,提供了更大的施工灵活性。

碾压工艺分为初压、中压和终压三个阶段,每个阶段采用不同类型的压路机。初压阶段使用振动压路机,频率设置为50Hz,以促进混合料粒间的初步重排和密实,此时的碾压速度控制在每小时 2 ~ 3km。中压阶段,转换为静重型压路机,以进一步增加混合料的密实度,此阶段的碾压速度稍减至每小时1 ~ 2km,以保证足够的作用力。终压阶段再次使用振动压路机,但将振动频率调整至 30Hz,以完成混合料的最终密实和表面平整,碾压速度保持在每小时 1km。

在碾压过程中,密实度是衡量道路质量的重要指标。本项目目标是实现不低于 98% 的理论最大密度(TMD),这要求在每个碾压阶段都进行密实度测试。采用非破坏性测试设备如核密度仪进行实时监控,确保各个区域均达到设计要求。对于未达标的区域,将立即进行返工,确保整个路面的均匀性和长期性能。

3.6 接缝处理

接缝处理主要涉及纵向接缝和横向接缝两种类型。纵向接缝多出现在路面施工过程中由于摊铺宽度限制而形成的接缝,横向接缝则通常由施工停歇造成。无论是纵向接缝还是横向接缝,处理原则都是确保接缝区域与周围路面材料之间的紧密结合,防止水分浸入和路面材料的脱落。在填充材料的选择上,SBS 改性沥青因其优异的黏结性和弹性,成为接缝处理中的首选材料 [5]。SBS 改性沥青不仅能够提高接缝区域的密封性和防水性,还能适应温度变化引起的路面伸缩,减少因温差变化导致的接缝裂开。接缝填充完成后,需采用适当的压实设备对接缝区域进行压实,确保填充材料与路面紧密结合,形成一体。压实过程中应注意压实力度和速度,避免对接缝区域造成过度的压实或损害。


4 结语

在全球范围内,随着交通网络的不断扩展和道路运输需求的持续增长,公路路面改造与维护的技术挑战日益凸显,SBS改性沥青混凝土施工技术的研究和应用,不仅能够提高公路路面性能,延长路面寿命,还能够有效应对极端气候的影响,减轻维护工作的环境压力,是实现公路工程可持续发展战略的关键环节。因此,加强该技术的研究与推广,对于促进公路建设与维护行业的技术进步和效率提升,具有深远意义。


参考文献:

[1] 杨英杰 . 公路工程 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术研究 [J].运输经理世界,2023(1):22-24.

[2] 王玉财 . 高速公路 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术分析 [J].运输经理世界,2023(6):37-39.

[3] 任佳 . 高速公路 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术研究 [J].工程建设与设计,2022(23):217-219.

[4] 邱礼军 . 公路 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术探析 [J]. 运输经理世界,2020(10):117-118.

[5] 毛海峰 . 高速公路 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术 [J]. 四川水泥,2020(10):34-35.

原创作者:林清峰,临沂市公路事业发展中心平邑县中心,山东 临沂 273300。


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