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摘要:随着我国社会经济高速发展,高速路通车里程规模不断扩大,同时交通量的急剧增加,导致重车越来越多,超载现象日趋严重,沥青道路早期病害也在逐渐加剧。预防性养护作为一种经济有效的道路养护方法,在路面出现破损前就进行养护,是延长路面使用寿命的有效办法,合理的预防性养护可以减少养护资金投入,沥青路面的预防性养护比不采取养护措施,可节约6~10倍的路面维护成本。本文对SBS改性乳化沥青在道路养护中应用现和优势状展开探析,以供参考。
关键词:SBS改性乳化沥青;道路养护;微表处
前言:目前,随着我国经济的不断发展,道路建设步伐不断加快,对道路质量提提出了新要求,道路养护单位也愈加重视高性能沥青材料在道路预防性养护中的应用。与传统普通的沥青材料相比,高性能SBS改性乳化沥青能够更好降低养护成本、提高道路性能。因此,SBS改性乳化沥青在道路养护中有着巨大优势。
1现行预防性养护主流手段简介
预防性养护实在道路出现病害前就对道路进行养护,此方法能有效提高养护效率,节约养护成本。在预防性养护中众多方法中,微表处具有施工速度快、成本低、低碳、污染小、开放交通时间短的特点,越来越受到道路养护技术人员的青睐。微表处是在稀浆封层基础上发展起来的预防性养护方法。工作原理是用具有一定级配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水,按一定比例拌制成流动型混合料,再均匀洒布于路面上的封层。
微表处的关键主材在聚合物改性乳化沥青,而SBS改性乳化沥青在众多聚合物改性乳化沥中有着不可比拟的优势。SBS改性乳化沥青,是将普通基质沥青加入SBS聚合物作为改性剂制成性能强大的SBS改性沥青,后再将SBS改性沥青乳化制得SBS改性沥青乳化沥青。其工艺为先改性后乳化,对设备、工艺、技术有较高的要求。目前国内,只有少数厂家掌握着这项技术。因SBS聚合物网状结构在沥青颗粒中形成,特别在我国南方高温地区,SBS改性乳化沥青有着普通SBR胶乳改性乳化沥青无法比拟的优势。
2 SBS改性乳化沥青在现行预防性养护技术中的优势
2.1灌缝
传统的热沥青灌缝,流动性较差,常常是热沥青还未灌至缝底部就冷却了,导致道路缝隙底部未被沥青填充。而且加沥青热环节不仅增加了作业人员作业量,而且加热时易产生有毒有害气体。用SBS改性乳化沥青灌缝常温下可进行作业,过程中无有毒气体产生,安全性高,且SBS改性乳化沥青流动性好,无需开槽即可灌到缝底,低碳、环保、省时省力,是一种有效的预防性养护手段。
2.2修补坑塘
沥青路面坑槽的形成开始时是局部龟裂松散,在行车荷载和雨水等自然因素的作用下逐步形成坑槽。用SBS改性乳化沥青混合料进行冷铺冷补,对天气要求不严格,且材料不需进行加热,使用和施工方便,所需施工人员和机械较少。病害处开槽后清理工作做到位,这样可保证在后续修补中的质量的提升。在用人工摊铺材料时,略高出坑塘周边材料。最后用小型光轮压路机或平板夯实振动机压实。通常在修补坑塘时,使修补坑塘表面略高于路面标高约5mm,经过车辆通行运行一段时间修补处即会与原路面一样平。
2.3微表处
微表处是在稀浆封层的基础 上发展起来的,它是由慢裂快凝的SBS改性乳化沥青、 100%破碎的集料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆混合物。微表处可以有效地防止路表水的下渗,提高路面的抗磨耗性能和抗滑性能并同时完成对车辙的修复。微表处施工后可在短时间内开放交通,最大限度地减少施工对交通的影响。
2.4超薄罩面
超薄罩面是一种较新的技术,先在路面上洒布一层SBS改性乳化沥青,然后再摊铺间断级配SBS改性沥青组成的热沥青混合料面层,超波罩面厚度为12mm~ 25mm。超薄罩面层除了纠正微小的路面损坏外,还可以给路面提供良好的抗滑性能,对路面结构有一定的增强作用。 超薄罩面可用于轻度纵、横向裂缝,磨耗及松散的路面,抗滑性能严重不足的路面,轻度不平整的路面,轻度泛油的路面。应避免在车辙较深的路面,有明显疲劳裂缝的路面和大量温度裂缝的路面中应用超薄罩面。
2.5同步碎石封层
所谓同步碎石封层,就是用专用设备即同步碎石封层车将碎石及粘结材料SBS改性乳化沥青同步铺洒在路面上,通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层,它主要作为路面表处层使用,也可用于低等级公路面层。同步碎石封层技术的最大优点是同步铺洒粘结材料和石料,实现喷洒到路面上的高温粘结料在不降温的条件下即时与碎石结合的效果,从而确保粘结料和石料之间的牢固结合。
碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能,能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害,主要用于道路的预防性养护和矫正性养护,以及提高高等级路面的防滑性能,在公路建设资金不足的情况下,采用造价低廉的同步碎石封层作为低等级公路路面无疑是提高路网铺装率的行之有效的措施。
2.6纤维封层技术
维封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒布SBS改性乳化沥青和玻璃纤维,然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。纤维封层施工中,经过专门工艺破碎切割的纤维在上下两层均匀洒布的SBS改性乳化沥青中呈乱向均匀分布,相互搭接,与SBS改性乳化沥青混合料形成网络缠绕结构,有效地提高了封层的抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度等综合力学性能,类似在新建道路基层和面层之间或原有路面基础上加铺了一层具有高弹性和高强度的防护网垫。特别适用于旧沥青路面(或新建路基)、面层层间应力吸收中间层和原有旧沥青路面耐磨层施工,对新旧沥青道路建设及养护起到有效的保护作用,更能延长其养护周期及服务寿命。
3 道路养护技术中的关键原材料---高性能SBS改性乳化沥青
SBS改性乳化沥青作为一种前景非常好的优良沥青粘接料,已广泛运用于稀浆封层、微表处、同步碎石封层、超薄磨耗层等养护领域。随着这些道路养护新技术的大量应用,对乳化沥青的环保、经济、路用性能及施工便捷性也提出了更高的要求,SBS改性乳化沥青应用在在道路养护中,具有很好的高温抗车辙能力,低温抗裂能力,提高路面的抗滑能力,增强路面的承载能力,作为一种比较优良的路面材料,越来越受到工程技术人员的推崇,逐渐成为沥青家族的主流和趋势。
3.1改性乳化沥青生产工艺
SBS改性乳化沥青是指使用SBS作为改性剂,先对沥青进行改性,制得改性沥青,然后在改性沥青中加入乳化剂对其进行乳化而制成的产品,其技术难点就是对沥青先“改性” 后“乳化。”,而普通的SBR改性是对沥青先“乳化”而后“改性”。
3.2 SBS和SBR乳化沥青性能特点比较
3.2.1 SBS改性乳化沥青的优点
国内外大量沥青改性实践证明,SBS改性效果明显:
(1)大幅度提高沥青软化点
(2)温度稳定性好
(3)弹性恢复能力强
(4)全面提升沥青质量
(5)改性乳化沥青成本降低
3.2.2 SBS改性乳化沥青生产工艺
乳化SBS聚合物改性沥青生产工艺要点:
(1)乳化前需对沥青改性
(2)聚合物改性剂SBS沥青粘度较高
(3)较高的沥青温度和胶体磨的混合温度
(4)胶体磨出口温度> 100摄氏度,需要热换热器降温,使用胶体磨背压
(5)聚合物网状结构在沥青颗粒中形成
4 SBS改性乳化沥青应用实例
笔者曾有幸参与了云南某公路分局位于SBS改性乳化沥青试验段铺筑工作。该试验段铺设面积为4万m²,海拔在1559m-1787m,年最高气温35℃,年最低气温零下2℃,年降雨量为900mm-1000mm,属亚热带半湿润季风气候,交通量6500辆/日。试验路段现场存在渗水、拥包、贫油、磨光等病害。
4.1处置方案
根据试验段的病害类型、地理气候、交通量、公路等级等具体情况,综合考虑路用性能、环保、美观等因素,通过对主要预防性养护措施的效果比较和现行SBS、BC、SBR微表处的性能比照,拟定以SBS改性乳化沥青为关键沥青主材,优质玄武岩为石料骨料、石灰岩为石料的微表处作为试验段的养护处治方案。
微表处施工技术和质量的控制,人、机、料三者的良好配合,对提升沥青路面使用性能、延长养护周期、节约成本,具有关键作用。微表处的施工选择了有着丰富施工经验的河南某公路工程有限公司,其先进的机械设备、熟练的技术工人,为试验路的铺设质量提供了保障。
4.2 SBS改性微表处工作流程
前期病害处治→路面清扫→测量画线→摊铺稀浆混合料→初期养护→开放交通
4.3试验参数确定
4.3.1配合比试验
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4.3.2石料筛分试验
细集料筛分记录
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4.3.3 SBS改性乳化沥青试验
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4.3.4 最佳沥青用量试验
最佳沥青用量试验表
工程名称:路面工程(微表处) 试验编号:3
矿料来源:云南某公路分局试验段送样 级配类型:MS-3
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4.3.5 拌和配合比
SBS改性乳化沥青:1.8kg/㎡
3#料:4#料=30%玄武岩:70%石灰岩
拌合SBS改性乳化沥青:21%
水:6-8%
添加剂(水泥):1%
4.4 试验路效果
经过了云南某公路分局试验路的验证,SBS改性乳化沥青是微表处的核心主材和关键技术,根据具体路况、具体病害以及养护技术需要、设计指标量身定做,实现定制化生产,对路面修复及病害处治具有较强的针对性和适应性,较普通BC施工没有增加施工难度。应用于沥青路面的养护,具有以下优势:
(1)提高高温稳定性和低温抗缩能力;
(2)提高内聚力和粘附强度;
(3)提高抗水剥落能力、早期强度强;节能环保,降低噪音;
(4)提高抗疲劳性能;
(5)延长路面养护周期、降低养护成本,性价比较高。
结语:综上,SBS改性乳化沥青微表处试验路是新材料、新工艺、新技术在路面病害处治中的推广运用,对原路面出现的车辙、贫油、坑槽、裂缝、磨光、渗水等病害得以处治或不同程度的改善,达到预防性养护的标准,实现高效、快捷、经济、环保、节能的道路养护理念,能延长养护周期,降低养护成本。能够提高抗水剥落能力和抗疲劳性能,充分实现预防性养护的目的,必将成为沥青家族的主流,在预防性养护技术中具有较好的经济性和社会效益。