柴平

(上海城建日瀝特種瀝青有限公司，上海市 200231)

高彈性改性瀝青的應(yīng)用技術(shù)

柴平

(上海城建日瀝特種瀝青有限公司，上海市 200231)

高彈性改性瀝青為針對(duì)鋼橋面鋪裝變形量大，變形活動(dòng)頻繁，行車荷載較大的特點(diǎn)有針對(duì)性地開發(fā)的改性瀝青產(chǎn)品。通過介紹高彈性改性瀝青的主要特點(diǎn)，高彈性改性瀝青混合料的生產(chǎn)要點(diǎn)以及施工工藝，以期為高彈性改性瀝青的生產(chǎn)及施工提供借鑒意義，推動(dòng)鋼橋面鋪裝材料的發(fā)展。

高彈瀝青；鋼橋面鋪裝 ；疲勞；重載；施工

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，車速不斷提升，交通流量日益增長(zhǎng)，車輛日益大型化，重載超載的比例不斷增加以及交通渠化，這對(duì)高等級(jí)公路主要路面形式——瀝青路面提出了更高的要求，如快速、安全、舒適、耐久等。傳統(tǒng)的普通瀝青混合料已經(jīng)不能完全滿足要求，所以促進(jìn)了在瀝青及瀝青混合料中添加各種添加劑對(duì)瀝青或?yàn)r青混合料進(jìn)行改性研究的發(fā)展［1-2］。對(duì)于目前越來越廣泛使用的瀝青路面，如何加強(qiáng)和改善瀝青路面的使用品質(zhì)，延長(zhǎng)路面的使用壽命和提高投資效益是各國道路工作者所面臨的重要課題。

高彈瀝青起源于日本，主要應(yīng)用于鋼橋面鋪裝。1982年，日本道路工程師發(fā)現(xiàn)鋼橋面存在網(wǎng)狀裂縫，鋪裝層與橋面板脫空，造成橋面板的銹蝕。橋面板的銹蝕不僅嚴(yán)重影響橋面板的使用壽命，且銹水上翻后會(huì)降低鋪裝層的粘結(jié)強(qiáng)度，造成鋪裝層的迅速損壞。通過對(duì)以上病害情況分析總結(jié)，日本道路工程師希望能夠研發(fā)一種變形追從性好，能夠適應(yīng)鋼橋面變形量大、變形頻繁的需要，同時(shí)有具有良好的抗荷載(車轍)性能的鋪裝材料?；诖巳毡镜南嚓P(guān)研究機(jī)構(gòu)通過大量試驗(yàn)，開發(fā)出高彈性改性瀝青。并在各大鋼橋面鋪裝工程中大量應(yīng)用，通過實(shí)踐證明，高彈性改性瀝青產(chǎn)品對(duì)于解決鋼橋面鋪裝問題具有非常好的效果。

1 高彈瀝青的主要特點(diǎn)

高彈瀝青是根據(jù)鋼橋面鋪裝的特點(diǎn)，有針對(duì)性地開發(fā)的改性瀝青產(chǎn)品，具有較好的變形追從性、抗重載性、抗裂性以及耐疲勞性。下面將通過具體數(shù)據(jù)對(duì)高彈瀝青的具體特點(diǎn)進(jìn)行說明。

1.1 高彈瀝青的基本指標(biāo)

高彈瀝青檢測(cè)指標(biāo)見表1。

表1 高彈瀝青檢測(cè)指標(biāo)

從高彈瀝青的實(shí)測(cè)指標(biāo)可以看出，高彈瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到90℃，具有很好的抗高溫流動(dòng)性。高彈瀝青5℃延度達(dá)到73 cm，說明高彈瀝青具有非常優(yōu)越的低溫延展性以及抗拉韌性，不易拉斷折斷。同時(shí)高彈瀝青還具有良好的抗老化性能，經(jīng)過拌合機(jī)的拌合，仍能保持較好的性能，有利于在工程項(xiàng)目中將優(yōu)越性能更好地發(fā)揮出來。

1.2 高彈瀝青PG分級(jí)檢測(cè)

Superpave是美國SHARP研究計(jì)劃的成果之一。在該規(guī)范中，采用PG分級(jí)來評(píng)價(jià)瀝青指標(biāo)，并創(chuàng)造性地改變以往固定溫度進(jìn)行試驗(yàn)的方法。通過固定規(guī)定值，變化溫度評(píng)價(jià)瀝青指標(biāo)。從而檢測(cè)出不同地區(qū)達(dá)到相同的性能所能承受的溫度極限，其檢測(cè)指標(biāo)可以直接與氣候分級(jí)相對(duì)應(yīng)，通過PG分級(jí)結(jié)果，可以直觀地將當(dāng)?shù)貧夂驐l件與瀝青試驗(yàn)結(jié)果聯(lián)系起來，判斷瀝青是否適用于當(dāng)?shù)貧夂?。PG分級(jí)試驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值評(píng)價(jià)瀝青的高溫性能。要求經(jīng)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱或薄膜烘箱老化后，其標(biāo)準(zhǔn)值大于2.2 kPa,，老化前原樣瀝青大于1 kPa。采用低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能。要求標(biāo)準(zhǔn)值S＜300 MPa，m＞0.3進(jìn)行瀝青的低溫分級(jí)［3］，見表2、表3。

表2 高彈瀝青DSR試驗(yàn)結(jié)果

表3 高彈瀝青BBR試驗(yàn)結(jié)果

通過高彈瀝青PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高彈瀝青高溫分級(jí)達(dá)到90℃,低溫分級(jí)至少達(dá)到-34℃(-24-10=-34)，PG分級(jí)結(jié)果為PG90-34。高溫抗流動(dòng)性好，低溫柔韌性高，能夠適應(yīng)各種氣候條件的要求，應(yīng)用范圍非常廣。

1.3 高彈瀝青高溫穩(wěn)定性介紹

瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，指的是瀝青路面在交通荷載的作用下，抵抗路面永久變形的能力。瀝青混凝土作為一種熱塑性的材料，在高溫條件下抵抗荷載的能力會(huì)降低，因此環(huán)境溫度條件越高，瀝青路面抵抗交通荷載的能力越低。習(xí)慣上來講，道路工程中，一般采用高溫這種對(duì)瀝青路面抗荷載最不利的情況，評(píng)價(jià)瀝青路面抗荷載的能力，從而保證瀝青路面在其它溫度條件下發(fā)揮更好的性能。嚴(yán)格地講,推移、擁包、搓板、泛油均屬于高溫穩(wěn)定性不足的范疇，一般出現(xiàn)在高溫、重載以及抗剪切能力不足即瀝青路面的勁度較低的情況下［4］。鋼橋面鋪裝具有夏季溫度高(部分區(qū)域能達(dá)到70℃以上)，橋面板變形量大的特點(diǎn)，對(duì)鋪裝層的高溫穩(wěn)定性以及抗剪切能力提出更高的要求。高彈瀝青高溫穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 高彈瀝青高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

采用相同級(jí)配進(jìn)行高彈瀝青與SBS改性瀝青的60℃車轍試驗(yàn)。通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用高彈瀝青，動(dòng)穩(wěn)定度接近普通SBS改性瀝青的2倍，能夠大幅提高瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性，適應(yīng)鋼橋面交通荷載重，剪切變形量大的特點(diǎn)。

1.4 疲勞性能評(píng)價(jià)

我國道路交通荷載有荷載不斷加大，重載超載現(xiàn)象嚴(yán)重的特點(diǎn)。路面在使用期限內(nèi)，經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用，長(zhǎng)期處于應(yīng)力應(yīng)變交迭變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)荷載重復(fù)作用超過一定次數(shù)以后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)超過強(qiáng)度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生疲勞斷裂破壞。這種現(xiàn)象在鋼橋面鋪裝過程中，成為明顯。鋼橋面具有變形量大、變形作用頻繁的突出特點(diǎn)，即使行車荷載在路面所能承受的極限荷載范圍內(nèi)，路面也很容易出現(xiàn)疲勞損傷，因此研究鈉橋面的疲勞破壞就變得尤為重要，見表5。

表5 疲勞性能對(duì)比分析

采用相同級(jí)配，在10℃環(huán)境中進(jìn)行四點(diǎn)彎曲梁疲勞試驗(yàn)，對(duì)比高彈瀝青以及SBSI-D改性瀝青疲勞性能。高彈瀝青的疲勞壽命接近SBS I-D改性瀝青疲勞壽命的4倍，說明采用高彈瀝青，可以大幅提高鋪裝層的疲勞壽命，能夠適應(yīng)鋼橋面變形量大，變形活動(dòng)頻繁的特點(diǎn)。

2 高彈瀝青混合料的拌和生產(chǎn)

高彈瀝青作為一種新型改性瀝青，具在拌和與生產(chǎn)過程中，有部分地方區(qū)別于SBS I-D改性瀝青。高彈瀝青混合料的拌和生產(chǎn)，必須在瀝青拌和廠(場(chǎng)、站)采用拌和機(jī)械拌制。如采用SMA級(jí)配，加入纖維的時(shí)間必須在每次放下粗集料之后，并宜在放下細(xì)集料的同時(shí)加入，使纖維和礦料一起干拌。干拌時(shí)間比普通瀝青混合料延長(zhǎng)10～15 s。濕拌時(shí)間視具體情況需增加5 s［5］。

瀝青混合料出廠時(shí)不得超過最高溫度。瀝青混合料出廠前，須經(jīng)試驗(yàn)中心委派人員目測(cè)并逐車檢測(cè)溫度，合格后填寫發(fā)料單才能出廠，發(fā)現(xiàn)花白料或溫度質(zhì)量不合要求者，按廢料處理。應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)混合料放料過程中的冒煙情況，如冒濃濃的青煙，需注意檢查是否超過了規(guī)定溫度。高彈性改性瀝青混合料拌制時(shí)生產(chǎn)、攤鋪溫度應(yīng)符合表6的規(guī)定。

表6 高彈性改性瀝青混合料生產(chǎn)、攤鋪溫度要求(單位：℃)

3 高彈瀝青混合料的運(yùn)輸及攤鋪

瀝青混合料運(yùn)輸采用載重10 t以上的自卸車運(yùn)輸，運(yùn)輸車輛數(shù)量應(yīng)足夠保證施工作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行。運(yùn)輸車輛先將底盤及車輪清洗干凈，防止泥土雜物掉落在鋪裝施工范圍內(nèi)。

為防止瀝青混合料粘于運(yùn)輸車車箱底部，在裝料之前，應(yīng)使用專門的瀝青混合料隔離劑在車廂底部均勻涂一薄層，不得有隔離劑集中的現(xiàn)象。運(yùn)輸過程中，加蓋帆布保溫。運(yùn)輸車輛不得在鋼橋面上急轉(zhuǎn)彎及調(diào)頭，運(yùn)輸車輛必須按指定路線進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，在鋼橋面上行駛速度不超過10 km/h。

4 高彈性改性瀝青鋪裝施工技術(shù)要求

高彈性改性瀝青與高彈性改性瀝青混合料雖然具有很好的性能，但是在施工過程中，沒有嚴(yán)格的施工控制，依然無法發(fā)揮其突出特點(diǎn)，因此要對(duì)高彈性改性瀝青混合料的施工過程進(jìn)行嚴(yán)格控制。在這里，主要針對(duì)鋼橋面施工過程中需要特點(diǎn)注意的重點(diǎn)問題進(jìn)行介紹。

4.1 橋面鋼板表面處理及防水層施工

鋼橋面鋪裝過程中，鋼板表面上的處理以及防水層的施工非常重要。如果處理不到位，不僅會(huì)影響鋪裝層的使用壽命，更為重要的是，鋼板的銹蝕，會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的下降。嚴(yán)重的情況下，甚至可能危及鋼橋結(jié)構(gòu)的安全。

鋼梁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，瀝青面層鋪裝前，必須重新對(duì)鋼橋面板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打砂處理，充分去除鋼板銹蝕，然后再涂抹防水層以及防水粘結(jié)層。

防水粘結(jié)層涂布時(shí)氣溫不低于15℃。風(fēng)速大于4級(jí)、有霧、露水、下雨或相對(duì)濕度大于90%時(shí)以及在大量揚(yáng)沙天氣時(shí)不得施工。涂布防水粘結(jié)層前作業(yè)區(qū)內(nèi)要絕對(duì)保持干燥：不得將水源帶進(jìn)作業(yè)區(qū)；不得在作業(yè)區(qū)內(nèi)喝水；嚴(yán)禁吐痰、吸煙。若橋面板不干燥時(shí)，應(yīng)提前1 h，用高壓熱空氣(70℃～80℃)烘干橋面板。應(yīng)設(shè)立專人檢查橋面水分，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的水分立即采取處理措施。防水層施工，應(yīng)按照規(guī)定的涂布量均勻涂布。發(fā)生涂布不均的情況時(shí)，應(yīng)涂布第二層進(jìn)行修正，做好均勻完整。

4.2 高彈瀝青混合料攤鋪

攤鋪施工時(shí)氣溫應(yīng)保證在15℃以上；如氣溫在15℃～10℃間，須添加溫拌劑以利于壓實(shí)；氣溫低于10℃時(shí)應(yīng)停止施工。

攤鋪機(jī)行走速度應(yīng)盡可能放慢，以便與拌和樓拌和能力相匹配。鋪裝面層混合料攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)行走速度依據(jù)拌和能力，一般控制在1.5～2.0 m/min范圍，最高不超過3 m/min。攤鋪機(jī)行走時(shí)，禁止攤鋪機(jī)在所有鋪裝層面上急轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭。

4.3 高彈瀝青混合料的壓實(shí)

混合料碾壓必須緊跟攤鋪機(jī)碾壓，初碾、復(fù)碾工作長(zhǎng)度約30 m，不得超過50 m。 正常施工時(shí)，初壓溫度不應(yīng)低于160℃，在160℃～175℃之間。氣溫較低時(shí)，其碾壓溫度還應(yīng)比上述控制溫度高10℃～15℃，而且初壓和復(fù)壓工序應(yīng)緊密銜接進(jìn)行，混合料松鋪厚度、壓路機(jī)組合形式、碾壓速度和碾壓遍數(shù)宜參照試驗(yàn)路情況實(shí)施，壓實(shí)工藝見表7。

表 7 壓路機(jī)械組合形式、碾壓速度、碾壓遍數(shù)

5 施工實(shí)例

采用上述檢測(cè)的高彈瀝青產(chǎn)品以及高彈瀝青施工工藝，于2014年7月30日～2014年7月～31日，在上海市某鋼橋項(xiàng)目中施工，進(jìn)行施工，施工完成后，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，見圖1。

圖1 施工完成后路面狀況

2015年2月11日，對(duì)該工程進(jìn)行跟蹤回訪。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察以及測(cè)量，沒有發(fā)現(xiàn)任何病害。對(duì)交通量最大的行車道進(jìn)行平整度測(cè)量，局部最大值為2 mm，應(yīng)用狀況良好，值得推廣使用。

［1］ 邱欣,凌建明.新型改性瀝青混合料路用性能評(píng)價(jià)研究［J］.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(6)∶11-15.

［2］ 楊軍.聚合物改性瀝青［M］.北京∶化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

［3］ JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［4］ 王偉.橡膠瀝青混合料高溫性能研究［D］.上?！猛瑵?jì)大學(xué),2008.

［5］ JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

U443.33

B

1009-7716(2015)08-0247-03

2015-04-14

柴平(1968-)，男，上海人，工程師，從事特種瀝青材料的研究生產(chǎn)工作。