干法SBS改性技术在高速公路路面大修工程的应用研究.docx
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干法SBS改性技术在高速公路路面大修工程的应用研究
干法SBS改性技术在高速公路路面大修工程的应用研究
摘要：
随着我国高速公路运营里程的逐年增长，省会城市周边的交通量也越来越大，沥青混凝土路面的损害也越来越严重。
路面大修工程受较大车流量的影响，保通的压力也越来越大，安全隐患突出。
研究先进的路面施工技术势在必行。
与传统的湿法SBS改性技术相比，本文通过13Km的干法SBS改性技术路段的试验施工，总结出干法SBS改性技术施工工艺，为较大交通量高速公路路面大修工程总结经验。
关键字：
干法SBS改性沥青碾压铺筑
一、工程概况
云南某高速公路至今已运行近20年。
期间，路面工程已进行多次大修。
由于交通量增长很快，路面出现沉陷、龟裂情况严重。
经多方论证，项目运营单位决定对K27+000～K40+000采用干法SBS改性技术进行大修。
二、行业背景
普通SBS改性剂熔点较高、不容易熔融分散，需要先在工厂将SBS改性剂与基质沥青（普通石油沥青，用以改性时称为基质沥青）预混、溶胀，再使用大型的剪切机或胶体磨设备、对SBS改性剂进行充分的研磨，加入稳定剂、相容剂后经过数小时发育，制备成成品改性沥青（行业将这种改性剂预先加入沥青中的工艺方法，叫做“湿法”改性技术），然后运到施工现场短暂储存后用于施工中。
这个过程需要高精生产设备、各种原材料及相容性和配伍性调试、各环节工艺参数等十多个因素全面控制，才能得到性能优良的SBS改性沥青。
由于受客观的技术限制，湿法SBS改性沥青在使用过程中存在改性剂离析及热分解等技术难题，且质量监管难度大，易出现工程质量问题。
全国各地工程项目也经常遭遇SBS改性沥青各指标不合格的情况。
因为改性沥青每天都要用，万一存在质量问题可能会让工期往后延、或者造成质量隐患及质量纠纷处理等问题，给项目管理带来巨大难题。
三、干法SBS（SBS-T）改性技术简介
干法SBS改性剂其实就是以SBS当做改性材料，按一定工艺方法制成的、可往沥青混合料拌缸里面直接投放的，能够快速熔融，而且可以起到相应改性功效的，速熔型的一种新型SBS沥青材料。
（SBS-T）改性技术指的是直接把干法SBS改性剂投入混合料拌缸，跟基质沥青还有矿料通过充分拌和，制成SBS沥青改性混合料。
该技术不存在湿法SBS改性沥青制备中遇到的改性剂储存、使用时容易变质的管理难题，在大多数种类的基质沥青中都适用，也在很大程度上改变了施工组织的灵活性与机动性。
干法SBS改性剂（SBS-T）应用工艺示意图
四、干法改性技术施工管理优势分析
1、对于SBS改性沥青的使用方来说，干法SBS改性技术在质量控制、使用管理等方面具有显著优势。
干法SBS改性优势对比表
分类
项目
湿法成品SBS改性沥青
干法SBS改性
生产管理
设备机组复杂，一旦出现故障维修麻烦，甚至耽误工期；物料较多，供应组织和储存管理要求高。
仅需风送式简易投料装置，简单可控。
物料只需常温储存，2年不变质。
质量检验
原材料
SBS改性剂
无法控制
进场一次性核验
基质沥青
无法控制
源头控制：
大厂直供保证品质；抽检简便。
SBS改性沥青
难以实现按批检验、投入大
无难度
使用管理
SBS用量
厂家可能偷减SBS用量
所见即所得，在终端的拌和环节无缝监控
施工单位少用改性沥青
储存管理
储存离析
不存在
受热降解、性能衰减
不存在
沥青和改性剂高温储存容易老化
改性剂不老化，沥青低温储存减少老化
质控目标
以到场改性沥青指标
合格为目标，可能出现非SBS指标的三聚氰胺式调配问题
目标是让混合料
实现优良的路用性能
安全性
在加热燃油期间、高温状态的沥青拌和料，还有化学助剂的使用等，危险源较多
无
环保性
工厂沥青加热耗费大量能耗，高温储存和中转运输能耗大
比湿法节约98%能耗
2、干法与湿法相比环保性优势
相比干法SBS仅适用普通基质沥青、直接将沥青运输到工地，湿法改性沥青需要在第三方工厂将基质沥青和SBS预混加工，其增加的能耗包括：
1）沥青加热煤炭或燃料油；2）改性沥青储存保温成本，平均约48小时；3）胶体磨等设备运转耗电；4）改性沥青中转运输增加的运输车能耗；5）改性沥青在施工单位拌和站比普通沥青加热高20℃。
由此5项叠加，比干法（仅在拌和楼投料环节耗费一定电能）增加90%以上的能耗。
干法与湿法SBS改性技术工艺与能耗状况对比图
3、干法改性技术施工管理优势分析
对于SBS改性沥青的使用方来说，干法SBS改性技术在质量控制、使用管理等方面具有显著优势。
五、干法SBS应用方案
实施干法SBS改性技术，项目沥青路面改性方案采用“基质沥青+干法SBS改性剂”，替代原成品SBS改性沥青。
具体要点如下：
1、基质沥青：
采用A级70#沥青，选择大品牌、厂家直供，确保基质沥青品质。
同时，最好有2种以上品牌备选，优选与干法SBS配伍性较好的品种。
2、干法SBS改性剂：
由厂家提前直供工地、常温储存不变质，按照有关标准提前进行抽检，有利于项目赶工和质量管控。
3、配比及性能：
干法SBS改性剂用量一般为沥青的5-6%，设计各项性能指标以不低于原设计和干法SBS标准控制。
实际使用中，由于干法SBS的“拌和即改性”，在SBS熔融改性的性能高点摊铺混合料，比湿法SBS沥青平均提高约30%的路用性能。
4、配套设备：
由厂家提供干法SBS改性剂配套投送设备。
拌和楼控制室自动监控和操控，也可根据管理需要实现配合比、改性剂用量的远程在线监测。
六、性能指标
根据多家试验室共同验证，采用5.5%的干法SBS不低于市场上较为优良的湿法SBS改性沥青（I-D）性能且性能优良（见下表），而其在稳定性、使用的简单可控上，具有突出优势。
干法SBS改性沥青的指标表
SBS-T与基质沥青的配伍性检验
材料软化温度
℃
81.4
65以上
T0606-2011
延展度
5℃,每分钟5cm
42
20以上
T0605-2011
弹性形变复原
%
95.6
85以上
T0662-2011
（AC-13）改性SBS-T
沥青拌和料
马歇尔稳定度
kN
13.54
8以上
T0709-2011
流值
mm
2.87
1.5～4.0
保存稳定度
%
92.2
85以上
冻融劈裂强度比
%
93.1
80以上
T0729-2000
动稳定度（车辙试验）
每毫米次数
7397
3000以上
T0719-2011
低温状态下的弯曲应变造成的破坏
με
3252
2800以上
T0715-2011
基于以上多要素分析，应用干法SBS替代湿法工艺，性能更优，成本相当，且具有突出的节能环保效益，是打造品质工程和绿色公路的重要科技支撑，非常值得在本项目大面积推广应用。
七、干法SBS改性沥青施工工艺
1、施工前准备
1）必须配备齐全施工机械和配件，做好开工前的保养/调试和试机，要求采用机械化连续摊铺作业。
2）必须在沥青层没有铺筑前，对基层沥青层或者是下卧沥青层展开质量检查，质量不过关的不允许铺筑。
原有沥青路面或者是下卧层中存在污染问题时，一定要通过清洗处理或者是铣刨后，才能够开始铺筑。
3）及时安装、调试试验设备，组建试验室。
2、混合料的拌制
1）干法SBS改性剂应直接投入沥青拌和楼拌缸使用，投放可采用人工或机械方式。
对使用超过10个台班的项目，宜选用机械自动输送投料方式。
2）干法SBS改性剂采用机械方式投放时，必须在施工前标定机械投放装备自带的称重系统还有其投放时间，必须确保投料质量误差在设定值的±3%范围内，投料时间必须在10s内，条件允许时，最好选择自采集数据、远程监控等措施实施管理。
3）往拌缸中投入干法SBS改性剂后，需要与热集料一起做5s～10s的干拌；接着投入矿粉跟沥青，其湿拌时间下限参照《沥青公路路面施工规范》（
）确定。
4）拌和干法SBS改性混合料的时候，要求温度条件符合上述（
）规范中的有关规定。
5）干法SBS改性料要求拌制得足够均匀，不允许有花白料、不允许有粗细料离析现象、不允许有成块结团等现象。
6）沥青混合料必须在沥青拌和厂（场、站）通过拌和机械统一拌制。
7）一定要定期对拌和设备当中的各种传感器展开检定，频率至少一年一次。
冷料供料装置必须经标定，将其供料集料曲线确定下来。
8）最好选择间歇式拌和机对混合料展开拌和。
9）施工期间，如果用间歇式拌和机的话，一定要配上计算机，拌和中逐盘采集各种参数，并将其打印出来，包括各种材料用量、拌和温度，还有拌和的混合料量等。
10）拌制温度必须满足设计与规范要求。
集料烘干后，其含水量不允许超过1％。
每天需要提高最初几盘集料的加热温度，并把前几锅集料干拌后弃用，再开始拌和正常的沥青混合料。
11）需要为拌和机的矿粉仓配备一个振动装置，确保矿粉不起拱。
需要添加外掺剂（譬如消石灰、水泥等）时，可以增加粉料仓，或者是利用螺旋升送器通过专用管直接把它加到拌和锅里面，当需要混入矿粉拌和时必须注意它们的密度差异，防止发生离析。
12）拌和机必须有二级除尘装置，经一级除尘部分可直接回收使用，二级除尘部分可进入回收粉仓使用（或废弃）。
对因除尘造成的粉料损失应补充等量的新矿粉。
3、摊铺
1）沥青混合料如果是热拌的，摊铺时必须选择沥青摊铺机；在喷过粘层油的路面上实施改性料铺筑时，可以选择履带式摊铺机。
必须用防粘结剂或薄层隔离剂涂刷摊辅机上的受料斗。
2）一台摊铺机铺筑时的宽度，双车道不可以超过6m，三车道以上（包括三车道）不可以超过7.5m，一般可以选择两台或两台以上摊铺机，成前后梯队方式，相互错开10m到20m，同步实施摊铺，两幅相互间左右搭接必须有30mm到60mm宽度，并把车道当中的轮迹带让开，上下层相互搭接时，至少要错开200mm。
3）开工前需要提前把摊铺机打开，给熨平板预热0.5h～1h，使其温度达到100℃。
铺筑期间需要通过熨平板或夯锤压实装置以恰当的振幅和频率实施振捣，以改善初始路面的压实度。
摊铺机的熨平板需要仔细调节其加宽连接，直到混合料摊铺后不会出现显眼的离析痕迹。
4）一定要让摊铺机保持连续、缓慢地均匀摊铺，速度不允许随意变换，也不允许中途停顿，以减少混合料的离析，确保摊铺平整。
摊铺时必须把速度严控在每分钟1m～3m。
一旦混合料产生了明显的裂缝、离析、拖痕、波浪时，必须找出原因，将其消除。
5）摊铺机需要选择自动找平方式，必须选择以钢丝绳引导的方式控制下面层或者是基层的高程，上面层的摊铺厚度必须选择雪橇式或平衡梁方法去控制，中面层按具体情况确定找平方式，采用改性沥青来铺筑公路路面时，平衡梁必须选择非接触式。
6）按混合料类型，通过混合料试铺试压确定松铺系数。
摊铺期间必须随时对摊铺层厚度还有路拱、横坡进行检查，并借助于混合料用量跟摊铺面积，对平均厚度进行校验。
4、混合料的压实及成型
1）压实成型的沥青路面应符合压实度及平整度的要求。
2）施工期间，压路机数量必须配够，使用压路机时选择合理的组合方式，设置最恰当的初压步骤、复压步骤、终压（含碾压成型）步骤，以确保碾压效果达到最佳。
3）碾压速度要慢而匀，必须符合相关规定。
其路线、方向不可以突变，以免混合料被推移。
碾压区长度必须保持稳定，摊铺机碾压到两端之后，折返位置必须随之推进，不允许在同一个横向断面上。
4）压路机设置的碾压温度必须满足设计与规范要求，并按压路机类型、混合料状态、环境温度、摊铺厚度等，通过试压确定。
5）在摊铺机后直接展开的碾压叫做初压，初压区的长度较短且需严控，让表面在热量大量散失前，早一点被压实，。
6）初压开始后紧跟着就展开复压，且不允许随便停顿。
必须尽可能的去压缩碾压段的长度，一般在60m～80m范围内。
7）终压必须与复压紧接着展开，若是复压结束后已看不到明显轮迹的话，就可以不做终压。
终压阶段可以把振动压路机的振动效果关闭来用，，或者是用双轮钢筒式压路机，至少要碾压2遍，直到看不到明显轮迹方可。
8）在碾压期间必须保证碾压轮的清洁度，如果轮上沾有混合料，必须马上将其清除。
也可以用隔离剂或防粘结剂来涂刷钢轮，但决不允许刷柴油。
9）在还没有碾压成型的公路路段上不允许压路机做出转向、停留、加水或调头动作。
在当日成型的公路路段上，不允许停放任何车辆、任何机械设备，不允许有矿料、油料等任何杂物散落。
5、处理施工缝
1）路面施工中形成的接缝一定要紧密，连接一定要平顺，接缝处不允许出现明显的离析现象。
上下层之间的纵缝如果是热接缝，必须错开l50mm以上；如果是冷接缝，则需要错开300mm～400mm。
路面相邻的横向接缝或者上下层间的横向接缝，都要至少保持lm的错位。
检查施工接缝必须用3m直尺，保证路面平整度达到要求。
2）施工中对纵向缝的要求:
纵缝必须是热接缝，留下宽l00mm～200mm的已摊铺路面，暂时不予碾压，当做后续施工的基准面，接着通过跨缝碾压把缝迹给消除掉。
如果遇到半幅施工，或者由于其它特殊原因，导致纵向出现冷接缝时，可以设置挡板，也可以设置切刀切齐，或者在混合料还没有彻底冷却的时候，用镐把边缘部位留下的毛茬给刨除，但冷却后不可以再以切割机处理。
3）表面层上面的横向接缝必须是平接垂直的。
平接缝可以用凿岩机或人工方式在冷透之前，把端部层厚欠缺的部分垂直刨除，确保工作缝连接呈现直角。
6.交通开放及其它
1）采用热拌沥青混合料对路面进行摊铺施工时，要求摊铺层的混合料温度降到5O°C时，公路交通才能够开放。
必须提早开放时，应该通过洒水方式促进混合料降温。
2）在雨季时展开沥青路面施工，有几项要求:
关注气象预报，强化工地现场、沥青混合料拌和厂跟气象台站间的相互沟通，严控施工长度，紧密衔接各工序。
需要为运料车跟工地设置防雨设施，并把基层跟路肩的排水措施做好。
3）铺完的沥青层必须保护好、严控交通时机，严控整洁度，不允许被污染，决不允许在沥青层上堆放任何杂物（包括土），已铺沥青层决不能用做水泥砂浆的制作场地。
八、结束语
采用干法SBS改性技术实施的路面大修工程，经跟踪检测，干法SBS改性技术施工的沥青混凝土路面比传统的湿法SBS改性沥青路段车辙深度减少了约50%，裂缝更少，沥青混凝土面层的耐久性显著提高，在总结优化工艺的基础上，可大量的推广应用。
参考文献
《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）
《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2017）
《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001）
《公路沥青路面养护设计规范》（JTG5421-2018）
《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）
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