1、1SBS 改性沥青配合比和施工技术李大伟【摘 要】现代公路和道路发生许多变化，交通流量和行驶频度急剧增加，货运车的轴重不断增加，要求进一步提高路面的抗流动性，提高柔性和弹性，提高耐磨耗能力和延长使用寿命。对石油沥青改性，使其适应上述苛刻的使用要求，引起了人们的重视。聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。它通过把聚合物掺入道路沥青中而改善使用性能，能显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性，SBS 沥青作为一种改性沥青胶结料，早在 20 世纪 90 年代就已出现，由于 SBS 是一种热塑性橡胶共聚物，使用量大，费用较高，由于受经济条件限制，所以在国内一直没有大面积
2、推广。本文我们将主要讨论 SBS 改性沥青配合比以及施工技术方面的问题。【关键词】： SBS 沥青混合料 配合比设计 技术要求 施工质量控制2SBS modified asphalt mixture ratio and construction technologyLi DaweiModern roads and road happen many changes, the traffic flow and driving frequency increase sharply, freight car of axle load increasing, asked for further impr
3、ove the resistance of liquidity, improve the flexibility and elasticity, improve abrasion resistance ability and prolong service life. Asphalt modification for oil, making it hard to adapt to the use of the above requirements, caused the peoples attention. Polymer modified asphalt is a high technolo
4、gy new high quality road materials. It through the polymer mixed with road asphalt and improve service performance, can significantly extend life, reduce noise, increase comfort and safety, SBS asphalt, as a kind of modified asphalt cementing material, in the early 1990 s already appeared, because t
5、he SBS is a kind of thermoplastic.in China has not widespread. In this paper, we mainly discuss SBS modified asphalt construction technical .key words: SBS asphalt mixing ratio of design technical requirements construction quality control3目录第一章 发展概况 .11.1 SBS 改性沥青简介 .11.2 SBS 改性沥青机理 .11.3 SBS 改性沥青的特
6、性 .21.4 SBS 改性沥青的生产 .21.5 改性沥青的技术标准 .2第二章、配合比设计 .72.1 材料选择与准备 .72.1.1 粗集料 .72.1.2 细集料 .72.1.3 填充料 .72.1.4 SBS 改性沥青技术要求 .82.1.5 SBS 改性沥青试验中应注意的问题 .92.2 沥青混合料配合比设计 .92.2.1 级配 .92.2.2 粉胶比 .102.2.3 马歇尔试验混合料技术指标 .102.2.4 试验注意事项 .102.2.5 确定最佳沥青用量(或油石比 ) .11第三章、SBS 沥青混合料的施工 .153.1 运输的技术要求 .153.2 沥青拌合场储存的技术
7、要求 .153.3 泵送的技术要求 .153.4 拌合、运输的技术要求 .163.5 摊铺的技术要求 .163.6 碾压与成型的技术要求 .173.7 SBS 沥青混合料的质量控制 .193.7.1 摆式摩擦系数测定 .193.7.2 路面渗水性测定 .20第四章、总结 .22参考文献 .23致谢 .23改性沥青配比和施工0第一章 发展概况1.1 SBS 改性沥青简介SBS 改性沥青是在原有基质沥青（AH-70 ）的基础上，掺加2.5%、 3.0%、 4.0的 SBS 改性剂，改性后的沥青，与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明
8、显提高。在 SBS 改性沥青生产过程中进行了大量的室内试验，生产后对其技术指标进行了现场实验，实验结果表明，外掺 3.0%SBS 的改性沥青，软化点、针入度等指标均满足改性沥青规范要求，可用 SBS 改性沥青做沥青混合料的配合比设计。1.2 SBS 改性沥青机理沥青的化学组成结构与沥青胶体结构、物理性能、流变性能的关系相当复杂，沥青改性是通过改善沥青体系的内部结构实现对沥青物理性能的改善的。 沥青与聚合物混合形成相容体系，改善了沥青的使用性能。根据沥青的改性原理，不论是聚合物吸附了沥青中的油分溶胀后分布在沥青中，还是聚合物吸附了沥青中的油分溶胀后形成连续相，沥青重组分分布在聚合物相中，都是因为
9、聚合物的存在改善了沥青的高、低温性能，并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性，因此，聚合物吸附沥青中的油分形成连续的网状结构，是最大限度发挥聚合物改性作用的关键。 沥青经 SBS 改性后，没有改变自身及沥青分子的化学结构单元，改性过程以物理改性为；SBS 易吸收沥青中的饱和分发生溶胀，溶胀后的 SBS 极性更接近胶质； SBS 与沥青组挤的部分相容性改变了沥青组分分布，从而影响沥青的相态转变；沥青组分对聚合物粒子的充分溶胀和聚合物粒子对沥青组分的良好吸附是对沥青进行聚合物改性、提高沥青性能的基础，沥青组分对聚合物粒子的溶胀和聚合物粒子对沥青组分的吸附是一个动态的过程，这种动态过程会对聚合物改性
10、沥青的空间三维网状结构产生很大的影响，进而影响其性能。改性沥青配比和施工11.3 SBS 改性沥青的特性1.温差较大的地区有很好的耐高温、抗低温能力 2.有较好的抗车辙能力，其弹性和韧性好 3.提高了路面的抗疲劳能力，特别是在大流量、超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形 4.粘结能力特别强，能明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性 5.提高了路面的抗滑能力 6.增强了路面的承载能力 7.减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象 8.减少因车辆渗漏柴油、机油和汽油而造成的破坏 1.4 SBS 改性沥青的生产一 般 来 说 ， 沥 青 的 SBS 改 性 需
11、 要 经 过 溶 胀 、 剪 切 、 发 育 三 个 过 程 。 对 于SBS 改 性 沥 青 体 系 来 说 ， 溶 胀 与 相 容 存 在 密 切 关 系 ， 溶 胀 大 小 直 接 影 响 了 相容 性 的 好 坏 ， 如 果 SBS 在 沥 青 中 无 限 溶 胀 ， 则 体 系 变 成 完 全 相 容 。 溶 胀 行 为与 改 性 沥 青 生 产 、 加 工 工 艺 和 高 温 贮 存 稳 定 性 等 有 密 切 的 关 系 。 随 着 温 度升 高 ， 溶 胀 速 度 明 显 加 快 ， 在 高 于 SBS 的 PS 玻 璃 化 转 变 的 熔 融 加 工 温 度 溶胀 明 显 。
12、剪 切 是 整 个 改 性 过 程 中 中 关 键 的 一 步 ， 往 往 剪 切 的 效 果 会 影 响 最 终 的 结 果 。胶 体 磨 是 改 性 沥 青 设 备 的 核 心 ， 它 处 于 高 温 、 高 速 运 转 的 环 境 下 ， 胶 体 磨 的外 层 为 夹 套 结 构 ， 设 有 循 环 保 温 系 统 ， 同 时 起 减 震 和 降 低 噪 音 的 作 用 ， 胶 体磨 内 部 为 带 有 一 定 数 量 齿 槽 的 环 状 动 盘 和 环 状 定 盘 磨 刀 ， 间 隙 可 以 调 整 ， 物料 粒 度 的 均 匀 性 和 胶 溶 效 果 由 齿 槽 的 深 度 、 宽
13、度 及 磨 刀 的 数 量 、 形 成 结 构 的特 定 工 作 区 域 来 决 定 。改 性 沥 青 的 生 产 最 后 都 要 经 过 发 育 的 过 程 ， 研 磨 后 ， 沥 青 进 入 成 品 罐 或 者 发育 罐 ， 温 度 控 制 在 170-190 ， 在 搅 拌 器 的 作 用 下 进 行 一 定 时 间 的 发 育 过 程 。在 这 个 过 程 中 往 往 加 入 某 种 改 性 沥 青 稳 定 剂 来 提 高 改 性 沥 青 的 储 存 稳 定 性 。1.5 改性沥青的技术标准改性沥青配比和施工2 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 中 聚 合 物 改 性 沥
14、 青 的 技 术 要 求 如 下 表 ，改 标 准 根 据 聚 合 物 类 型 的 不 同 分 为 三 类 ， 将 每 一 类 型 的 聚 合 物 改 性 沥 青 又 分为 几 个 等 级 ， 每 一 个 等 级 适 用 于 不 同 的 气 候 条 件 。表 1-1 聚 合 物 改 性 沥 青 技 术 要 求SBS类 (I类 ) SBR类 (II类 ) EVA、 PE类 (III类 )指 标单位 I-A I-B I-C I-D II-AII-BII-CIII-AIII-BIII-CIII-D试 验 方法 1 针 入 度 25 ,100g,5s dmm10080-10060-8030-60100
15、80-10060-808060-8040-6030-40T 0604针 入 度 指 数 PI 不 小 于-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4T 0604延 度 5 ,5cm/min不 小 于cm50 40 30 20 60 50 40 T 0605软 化 点 TR&B 不 小 于45 50 55 60 45 48 50 48 52 56 60 T 0606运 动 粘 度 1135 ,不 大 于 Pas 3T 0625T 0619闪 点 不 小 于 230 230 230 T 0611溶 解 度 不 小 于 99 99 T 0607弹 性 恢 复 2
16、5 不 小 于55 60 65 75 T 0662粘 韧 性 不 小 于Nm 5 T 0624韧 性 不 小 于Nm 2.5 T 0624贮 存 稳 定 性 2改性沥青配比和施工3离 析 ,48h软 化 点差 ,不 大 于 2.5无 改 性 剂 明 显 析 出 、凝 聚 T 0661TFOT(或 RTFOT)后 残 留 物质 量 变 化 不 大 于 1.0T 0610或T 0609针 入 度 比 25不 小 于50 55 60 65 50 55 60 50 55 58 60 T 0604延 度 5 不 小 于cm30 25 20 15 30 20 10 T 0605注 ： 1 表 中 135
17、运 动 粘 度 可 采 用 公 路 工 程 沥 青 及 沥 青 混 合 料 试 验 规程 （ JTJ 052-2000） 中 的 “沥 青 布 氏 旋 转 粘 度 试 验 方 法 （ 布 洛 克 菲 尔 德粘 度 计 法 ） ”进 行 测 定 。 若 在 不 改 变 改 性 沥 青 物 理 力 学 性 质 并 符 合 安 全 条 件的 温 度 下 易 于 泵 送 和 拌 和 ， 或 经 证 明 适 当 提 高 泵 送 和 拌 和 温 度 时 能 保 证 改 性沥 青 的 质 量 ， 容 易 施 工 ， 可 不 要 求 测 定 。针入度试验仪操作规程（1）验前分别检查温度设定和时间设定应符合实验
18、技术要求。（2）把针杆向上推起，使针入度窗口显示值在-0001-2之间。（3）打开对针照明灯，检查温度传感器是否插入在水中。（4）旋转针杆释放器上的旋钮，调节高度，使针尖与试样大约接触，然后用手轻轻按释放器上的按钮，用手移动针杆使针尖与试样轻触对针完毕。（5）先按“复位”键，再按下“启动”键，仪器自动校零点值，电脑显示针时间，针杆被释放，标准针自由地针入试样中，当达到预置实验时间释放被自动停止，针杆不再下落，此时针入度窗口显示的数据即为该试样针入度值，再次实验，同上操作。（6）同一试样平行实验至少三次，每次针入点之间与盛样皿边缘的距离不少于10mm。（7）.每次实验一根干净标准针，为防止标准针
19、拨出后拢动试样表面，可将针留在试样中，但应拨向盛样皿边缘，以防影响实验。低温调速沥青延度仪操作规程改性沥青配比和施工4（1）水浴中加入适量水（水深高于试验模定位柱上端面 10cm；以上，水量不少于 10L） 。（2）接通电源，开搅拌，仔细观察水浴中水，应有微量流动。（3）用手将滑板移至固定板处顶，检查指针是否对零，如有误应调正，同时用试验八字模试装，应能轻松装入三付。（4）开动延伸从头至尾走一遍。加热开关打开（此前应在控温仪表上设置所试温度值，注意设定温度应高于室温 5以上） ，到达温度后，恒温 60 分钟，用温度计（以水银温度计最佳） 。在水浴的两端及中间部位，取五点的同深度变化小于0。（5
20、）将控温仪温度设置在低于室温但高于 2。仪器开始降温，到达设定温度后，加热制冷彼此交叉工作，使水浴尽快进入恒温，经 5-6 次交叉后，关加热开关。图 1-1 沥 青 延 度 试 验数显全自动沥青软化点仪操作规程（1）将装有试样的试样环连同试样底版至于装有 55水的恒温水槽中至少15 分钟，同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。（2）烧杯内注入新煮沸并冷却至 5的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记。（3）从恒温槽中取出盛有试样环放置在支架层板的圆孔中，套上定位环，然后将整个环架放入烧杯中，调整水面至深度标记，并保持水温 505。注意：环架任何部分不得附有气泡，接通电源。改性沥青配比
21、和施工5（4）将钢球放在定位环中间的试样中央，按下电器控制箱上“启动”按钮，电热管开始工作，使杯中水温在 3 分钟内调节至维持 505/cm 的速度升高。（5）试样受热软化逐渐下坠，至与下层底版表面接触时，按下电器控制箱上“停止”按钮，这时仪器将自动加热，读取并记录显示的时间温度。改性沥青配比和施工6第二章、配合比设计为 了 使 设 计 的 混 合 料 能 够 达 到 实 施 效 果 ， 需 要 从 材 料 要 求 、 施 工 工 艺 、 质 量控 制 标 准 和 质 量 控 制 方 法 等 诸 多 方 面 提 出 以 下 要 求 ， 希 望 能 够 引 起 注 意 。2.1 材料选择与准备2
22、.1.1 粗集料用 于 改 性 沥 青 混 合 料 面 层 的 粗 集 料 ， 宜 采 用 碎 石 或 碎 砾 石 ， 其 粒 径 规 格 和 质量 要 求 均 应 符 合 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 （ JTJ032-94） 的 规 定1.粗 集 料 应 洁 净 、 干 燥 、 无 风 化 、 无 有 害 杂 质 ， 且 具 有 一 定 硬 度 和 强 度 。2.粗 集 料 应 具 有 良 好 的 颗 粒 形 状 ， 破 碎 砾 石 用 于 高 速 公 路 、 一 级 公 路 时 ，应 采 用 大 砾 石 破 碎 ， 并 至 少 应 有 两 个 以 上 的 破 碎 面 。
23、3、 对 于 抗 滑 表 层 粗 集 料 应 选 择 硬 质 岩 （ 中 性 或 基 性 火 成 岩 ） 。 由 于 硬 质 岩石 与 沥 青 的 粘 接 力 存 在 着 较 大 差 异 ， 粗 集 料 与 沥 青 的 粘 附 性 应 不 小 于 4 级 。对 于 3 5mm 石 屑 部 分 由 于 含 量 较 低 ， 并 且 该 部 分 对 沥 青 混 合 料 形 成 嵌 接 结构 有 一 定 的 作 用 ， 建 议 用 硬 质 岩 石 屑 （ 玄 武 岩 ） 。2.1.2 细集料细 集 料 包 括 人 工 砂 、 天 然 砂 。 沥 青 路 面 面 层 宜 采 用 人 工 砂 作 为 细 集 料 ， 细 集料 应 洁 净 、 干 燥 、 无 风 化 、 无 有 害 杂 质 ， 有 适 当 的 颗 粒 组 成 ， 并 与 改 性 沥 青有 良 好 的 粘 附 性 ， 天 然 砂 由 于 质 量 变 化 大 （ 大 部 分 为 中 粗 砂 ） ， 形 状 较 圆 滑 ，与 沥 青 的 粘 附 性 差 ， 对 沥 青 混 合 料 影 响 较 大 。2.1.3 填充料用 于 改 性 沥 青 混 合 料 面 层 的 填 料 应 洁 净 、 干 燥 ， 其 质 量 应 符 合 公 路 沥 青路 面 技 术 规 范 规 定 的 技 术 要 求 。
