浅谈路面SBS改性沥青混合料质量管理

中图分类号:F273 文献标识:A 文章编号:1009-4202(2010)06-083-02

摘 要 在高速公路路面上经常发生裂缝、车辙和坑槽等病害现象。一般的沥青混合料性能就不能满足要求了,因此我们应加强对改性沥青及沥青混合料结构的研究,来提高沥青混合料的路用性能。

关键词 改性沥青 路面施工 质量管理

当前,SBS改性沥青正以其较突出的路用性能逐步被公路建设行业所认可,并被不断推广使用。主要被运用于高速公路和城市快速路以及干线道路的抗滑表层;公路重交通路段、重载及超载车较多的路段、城市道路的公交专用车道、公共汽车站、停车场、港口码头、立交桥、机场跑道和桥面铺装等。在改性沥青越来越被广泛运用的情况下,对改性沥青及其混合料进行质量监督管理是十分必要的,这也是确保公路路面有效使用的保证。

一、改性沥青的生产

改性沥青的生产方法有:蒸馏法、溶剂沉淀法、氧化法、调合法、乳化法等。SBS改性沥青的生产问题就是沥青与SBS的相溶性问题,利用的就是改性沥青的相溶性机理。改性沥青的生产需要在各个环节上准确把握,做好其在生产过程中的质量控制与管理。

1.原材料的选择。生产改性沥青的原材料有基质沥青、SBS改性剂和稳定剂等

首先,基质沥青的选择。要生产出规范标准的改性沥青,基质沥青的选择是关键,SBS 改性沥青的突出优点就是低温延伸性能的大幅度提高,因而对基质沥青的低温延度也有较高要求。一般对基质沥青的选择应遵循以下原则:(1)沥青的质含量不可过高,不应高于5%。(2)蜡含量不宜过高,不应高过5%。(3)芳香分至少应大于胶质与沥青质的总合。(4)软化点不可太高,针入度不能太小,最好选用针入度大于140dmm的沥青。

其次,SBS改性剂。SBS改性剂具有橡胶和塑料的两种性能,因而称作热塑弹性体。SBS改性剂在改性沥青的生产中的应用效果理想,在使用改性沥青改变了沥青流变学性质的情况下,增大了沥青的黏附性和黏韧度,提高了沥青与砂石料的结合力,弹塑范围扩大,沥青路面的抗冲击、抗开裂能力以及耐磨耗能力都大大提高,增强了沥青路面的耐久性,延长了沥青路面的使用寿命。SBS改性剂可分为线形结构和星形结构两种。在生产过程中具体使用时应通过试验,根据其使用效果和加工性能等方面情况,并根据基质沥青以及加工工艺选择合适的SBS改性剂。

第三,稳定剂的选用。稳定剂的使用能够促进SBS与基础沥青相容,减少SBS的添加使用量。在大量的实验应用后证明在添加使用相容稳定剂时,可以节省10%―20%的SBS,SBS改性剂的添加量在3.5%以下,并且能够保证改性沥青的品质;能够提高SBS改性沥青的热储存稳定性,阻止离析的发生。当添加相容稳定剂后降低了基础沥青与SBS之间的界面能,也促进了SBS相的分散,也阻止了SBS的凝聚,强化了相间的粘结。通过离析实验和实际应用,无离析现象的发生;能够增加芳香分的含量,提高基础沥青与SBS的相容率。由于添加相容稳定剂能增加芳香分的含量,从而使SBS能够更好的相容在基础沥青中。

同样,稳定剂的选用也需要根据沥青的型号来选择,在进行生产前必须进行实验,以选用合适的稳定剂。

2.设备的使用。研磨机是整个改性沥青工艺流程中最关键的设备,当前应用于SBS改性沥青生产的研磨机以及高速剪切磨机,无论是哪种类型,都要求能够确保混合料的研磨质量,磨盘之间的间隙要调试准确,不致影响研磨机进出口压差和电能消耗等,以便生产出高质量的改性沥青。

3.温度的控制。在改性沥青的生产过程中,温度的控制也是相当重要的一个环节。SBS改性剂的熔点在180℃左右,实验表明,基质沥青加热的温度越高,SBS改性剂就越容易溶化,但沥青的温度不能过高,过高沥青就容易老化,SBS改性剂就会被氧化分解,其使用性能就会下降,因此基质沥青的有效温度应控制在165℃-180℃之间。

4.改性沥青料的存储。为了保证改性沥青的供应,就要对改性沥青成品进行存储。这就需要配备存储设备―存储罐。另外,还要严格控制SBS改性沥青的存储温度,一般在存储时间较长的情况下,存储的温度可设定在150℃-160℃间,每天要搅拌或循环一定的时间。

二、SBS沥青混合料的拌合

使用优质的SBS改性沥青拌合成SBS沥青混合料,是控制SBS沥青混合料质量的首要环节,其次要严格遵循、监督整个拌合工艺及过程。其拌合工艺如下:

1.拌和操作人员要掌握设备的性能特点,确保拌和设备运行良好,温控、计量等各项性能可靠,混合料级配、沥青用量和拌和效果应满足规定要求。拌和机计量控制主要是抓冷料的供给,其目标是调整在单位时间内始终均匀地保持有与目标配合比相同比例的集料进入拌和机,只有按这样的配合比进料,才能保证集料级配的准确。

2.通过现场试验确定,干拌时间及湿拌时间,做到沥青混合料均匀一致、无离析、无花白现象。严禁为提高产量任意缩短拌制时间。

3.拌和温度控制在以下范围内:集料温度保持在180℃-190℃之间,改性沥青温度控制在160℃左右,不应超过180℃;出料温度控制在175℃-185℃之间,不能超过195℃或低于170℃,每车料出厂前均应检测温度,不合要求的不能送往现场。

4.应尽量控制集料的含水量,防止由于含水量太大导致集料不能充分烘干,直接影响混合料质量。细集料(尤其是石屑)要始终保持干燥,因为潮湿的石屑容易成团结块,容易影响其级配组成。

5.矿粉量占总量的5%,由人工经螺旋输料器加入矿粉罐中,因此要安排好人力,在开机前,先装满矿粉罐,同时应防止矿粉受潮结块,受潮的矿粉不但影响其加入,而且由于没有烘干矿粉的程序,直接影响混合料的质量和油石比(潮湿的矿粉使油石比偏大),回收粉尘全部废弃,不能再利用。

6.要注意目测检查混合料的均匀性,及时分析异常现象,如混合料有无花白、冒烟、离析等现象,如确认是质量问题,应作废料处理并及时予以纠正。在生产开始以前,有关人员要熟悉本项目所用各种混合料的外观特征,这要通过细致地观察室内试样的混合料而取得。

7.要严格控制油石比和矿料级配,避免油石比控制不当而产生泛油或松散现象。拌和机每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验,检查油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性能。

三、SBS改性沥青混合料的运输过程中要注意事项

1.根据拌和楼和摊铺机生产能力以及运距计算车辆数,保证摊铺机摊铺时前面常保存有4～5辆待卸车,运输车辆采用大吨位运输车,保证运力满足要求。

2.运输前对车辆进行检修,应使用性能良好的运输车,防止运料过程中车坏。

3.运输车辆的车厢应清除扫干净,并洗刷油水混合物,严禁有泥沙或其他杂物残留车厢;为防止沥青混合料与车厢板粘结,在车厢板底都涂1:3的柴水混合液。

4.装料过程中,为减少沥青混合料的粗细颗粒离析现象,应缩短出料口在车厢的装料距离,往车厢内一斗料,车就移动一次位置。

5.不管是否刮风、下雨,运料车均应用完好的双层篷布覆盖设施,以便保温、防雨或避免污染环境。

6.运料途中运料车不得随意停驶,尽量匀速行进,避免突然加速和急刹车。

7.采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出场温度和运到现场的温度,插入深度大于150mm,在运料车侧面中部设专用检测孔,孔口距车厢底部面约300mm。

8.在摊铺现场应凭运料单收料,并检查沥青混合料的质量,检查混合料的颜色是否一致,有无花白料,有无结团或严重离析现象,温度是否在容许的范围内。如混合料的温度过高或过低,应该废弃不用,已结块或已遭雨淋的混合料也应废弃不用。

9.卸料后,对残余的混合料应及时清除,防止结硬。

四、SBS改性沥青混合料的摊铺控制要点

1.处理下承层。下承层的清扫、修补、处理是一项极其重要的工作,必须予以重视。该项目工作应在摊铺前一天完成,并验收检查完成。

2.洒布粘层油。为确保上承层与下承层粘结完好,应在沥青混合料摊铺前,应对横缝接口、与新铺沥青混合料接触的路缘石、雨水进水口、查井等的侧面,均匀喷洒一层粘油。

3.摊铺。

(1)摊铺温度宜控制在170℃~180℃之间,不得低于160℃。

(2)每次摊铺前,摊铺机应调整到最佳状态,应预热熨板到规定温度(不低于85℃),摊铺时熨平板应采用中强夺实等级,使初始压实度不小于85%,摊铺机熨平板必须拼接紧密,不许存有缝隙,防止卡入料将路面拉出条痕。

(3)上面层摊铺厚度和平整度由平衡梁控制,摊铺机行走前,应严格按松铺标高用木板将熨平板垫好,确保摊铺厚度满足要求。

(4)连续稳定的摊铺,是提高路面平整度的最主要措施,摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度按2.5m/min左右以调整选择,做到缓慢、均匀不间断摊铺。

(5)摊铺的混合料未压实前,施工人员不得进入踩踏。一般不得用人工整修,至有特殊情况下,需要现场技术人员指导下,允许用人工找补或更换混合料,缺陷严重时予以铲除,并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

(6)摊铺过程中应随时检测调整松铺厚度,确保松铺厚度偏差在0-3mm以内。

(7)遇到下雨原因不能连续摊铺时,立即停止施工,并清除压实成型的混合料,遭雨淋的混合料应废弃,不得卸入摊铺机摊铺,雨后在下承层未充分干前,不得继续摊铺。

五、SBS改性沥青混合料的压实

1.SBS改性沥青混合料的压实是保证沥青上面层质量的重要环节,在保持碾压温度并在不出现推移的前提下尽可能早压,碾压按“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行。

2.碾压必须均衡、连续进行,防止温度变化导致压实度变化,影响压实度和平整度。碾压从路边缘向内30~40cm初开始,以防止沥青混合料挤出,同时允许外侧边缘沥青冷却产生稳定的剪切区,以利于压实。

3.采用振动压路机压实改性沥青混合料路面时,压路机轮迹重叠宽度不应超过20cm;当采用静载压路机,压路机轮迹应重叠1/3-1/2的碾压宽度。

4.改性沥青混合料碾压时,应由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数,使铺筑面在较短时间内达到规定的压实度。碾压长度不宜太短,也不宜太长,太短不便于碾压,太长温度又会冷却,引起碾压不实,因此碾压长度一般控制在30-50之内。

5.使用核子密度仪对压实情况进行跟踪监测,发现问题及时分析原因,调整施工工艺。核子密度仪每测量一次应移之路外冷却,以免因高温损坏仪器,影响检测结果。

6.在碾压中,应先起步后振动,先停震后停机,换向缓慢平稳,为避免碾压时混合料摊挤产生拥包,碾压时应将驱动轮朝向摊铺机;碾压路线及方向不应突然改变;压路机折返应呈阶梯形,不应在同一断面上,初压时不得使用轮胎压路机。

7.开始碾压前,应加满水,在水箱的水喷完前,应及时加水,加水应在已冷却的成型路面上进行。切忌由于缺水而发生粘轮现象,粘轮导致的拉痕严重影响路面的外观和质量。

8.碾压作业段的起始点应有标识,最好插旗表示,以避免出现漏压现象。

9.碾压后的路面在冷却前,任何车辆机械不得在路面上停放(包括加油、加水的压路机),并防止矿料、杂物、油料等落在新铺的路面上。路面冷却至50℃才能开放交通。

总之,SBS改性沥青混合料路面施工是一项技术性强,涉及范围比较广的一个系统工程。在施工过程中,只要从原材料把关开始,对沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实等工艺上进行层层把关,这样才能铺筑出优良的路面工程。