1、在良好的设计配合比和施工条件下，SBS 沥青能使沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。本文将根据南二路的施工试验情况，简要讲述 SBS 改性沥青的施工技术要求。关键词： SBS 沥青混合料 配合比设计 技术要求一、引言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推广。在 2002 年由华东石油大学研究所研制成
2、功 SBS 沥青改性剂，与东营市公路局材料处合作生产 SBS 改性沥青混合料，并在东营市南二路进行施工试验，下面结合东营市南二路一期工程的施工、监理情况，谈谈对 SBS 沥青配合比设计以及工程施工过程中的注意事项。二、SBS 改性沥青概述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
3、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。三、SBS 沥青混合料的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。（一） 、原材料要求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
4、上的破碎面。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 35mm 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） 。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。对于高速公路、一级公路沥青混合料，天然砂的含量不宜超过 20，可用 0-3mm
5、 的石屑粉代替天然砂。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。1、改性沥青混合料填充料宜采用强基性岩石（石灰岩、岩浆岩）等增水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉要求干燥、洁净，不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉。2、采用水泥、消石灰粉做填料时，其用量不宜超过矿料总量的 2%。3、对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉，当塑性指数小于 4 且亲水系数小于 0.8 时，经过试验可以部分的使用，回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的四分之一。14、SBS 改性沥青技术要求技 术 指 标 SBS 改性沥青针入度 25 ，100g，5s(
6、0.1mm) 最小 60针入度指数 PI 最小1 0.2延度 5,5cm/min(cm) 最小 30软化点，TR&B () 最小 55含蜡量(蒸馏法 )（） 最大 3运动粘度 135（Pa.s） 最大2 3闪点( ) 最小 230溶解度(%) 最小 99离析，软化点差() 最大 3 2.5弹性恢复 25(%) 最小 65旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）后残留物4 质量损失(%) 最大 1.0针入度比 25（） 最小 60延度 5（cm） 最小 20注：1针入度指标 PI 由 15、25、30等三个以上不同温度的针入度，按式 1Gp=AT+K 进行线行回归，再计算获得参数 A 后由下式求得，直线回
7、归的相关系数 R 不得低于 0.997。PI=(20-500A)/(1+50A)2表中 135运动粘度可采用公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTJ052-93）中的“沥青粘度测定法（勃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，或经试验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。有条件时应测定改性沥青在 60时的动力粘度，用毛细管法测定。3改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断的搅拌或泵送循环时，对离析试验指标可不作要求。4老化试验应采用旋转薄膜烘箱试验（ RTFOT）方法为准；允许采用薄膜加
8、热试验(TFOT)代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。1-5、SBS 改性沥青试验中应注意的问题1、试验样品的取样在施工过程中所用的改性沥青每车都必须检验。取样一定要均匀，具有代表性。对每份试样应加热后一次浇满所需的试模，不宜重复加热使用。试验浇模的温度必须达到 160以上，并且浇模和混合料的制备之前，必须充分搅拌均匀。2、做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热至充分流到后，浇注试样环，不允许使用其他方法填满试样环，否则试验结果误差很大。（二） 、沥青混合料配合比设计：改性沥青混合料的配合比设计，应遵循公路沥青路面施工技术规范中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及
9、试拌试铺的三个阶段，确定矿料级配及最佳改性沥青用量。2-1 级配沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，级配选择原则：AC-13I 型混合料 2.36mm 以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。2-2 粉料比小于 0.075mm 含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，混合料级配中小于 0.075mm 的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量，小于 0.075mm 部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在 11.2 之间，对沥青面层混合料矿粉含量宜取 4.55。2-3 混合料技术指标为有效的提高沥青路面的性能，表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件，
10、另一方面，又要防止出现超密现象，因此，需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制，见下表所示。试验项目 技术要求 备注击实次数 (次 ) 双面各 75 沥青混合料的理论最大相对密度以实测法为准稳定度 （KN） 7.5 流值 (0.1mm) 2040 空隙率 AV （） 3-6 饱和度 VFA （） 7085 矿料间隙 VMA （） 根据最大粒径参照规范 击实温度 （） 160 残留稳定度 （） 80 车辙试验动稳定度 （次/mm） 2000 2-4 注意事项改性沥青混和料的设计过程中以下问题上引起注意。A、混和料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温关系曲线进行确
11、定，进行室内配合比设计时的拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度一致。建议温度见下表：改性沥青的试验和施工温度温 度 密级配沥青混合料拌合温度 不小于 160初压温度 不小于 150复压温度 不小于 140终压温度 不小于 120B、试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性，应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和混合料的制备。C、混合料体积指标的测定要统一，对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干法。D、改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求，达不到要求时应采取抗剥落措施：(1)、采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验 ”方法测定的 48h 浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应
12、小于80%。（2） 、采用 “沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于 80%。四、 SBS 沥青混合料的施工SBS 沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青，正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延长公路的寿命。与 AH-70 基质沥青相比， SBS 沥青的粘度和软化点显著增加，SBS 沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果。1、运输的技术要求SBS 沥青在生产工厂装车温度必须保持在 160 以上，运到混合料拌合场的温度不应低于 140, 运输车辆须在 24 小时内运到指定地点，并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。2
13、、沥青拌合场储存的技术要求SBS 沥青的储存温度应保持在 150左右，若温度低于所要求的储存温度， SBS 沥青的粘度过大，从而导致沥青罐的油管路堵塞，最后只能停产修理。沥青热拌厂应尽量少储存 SBS 沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存贮是不宜超过 24h。当一天的施工任务完成后，应尽量用完罐中的沥青，或者给沥青罐加满沥青，或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内，以减少沥青与空气接触的表面积，从而防止沥青老化。沥青拌合厂储存罐大部分为卧式，为保证 SBS 改性沥青的均匀性，应在贮存罐顶部安装搅拌器，或用贮存罐中自带搅拌器，搅拌器每 3 小时搅拌一次，搅拌时间每次 20 分钟。3、泵送的技
14、术要求SBS 沥青运输、储存温度要求较高，当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中，由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼，从而影响沥青的泵送能力，建议使用网眼较大的过滤器（9.5mm 以上） ，同时加强沥青管线的保温措施，以防止管线中的 SBS 沥青温度降低堵塞管线。4、拌合、运输的技术要求为保证沥青混合料的质量更稳定，沥青用量更准确，宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀，只有 SBS 沥青改性剂完全分散在沥青中，才能充分发挥其效能，对于密级配（AC-13I）混合料，应做到拌合后的混合料均匀一致，无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。由于 SBS 改性沥青混合料的施工温度要求较
15、高，建议拌合温度控制在 160,运输车必须加盖篷布或其它保温材料，防止结合料表面结硬，为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求，必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料，决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。5、摊铺的技术要求SBS 沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工，以减少摊铺机和压路机的停顿，应尽量减少橫缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度，表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS 沥青粘度较大，粘附力强，用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构，胶轮易粘附混合料细颗粒，影响平整度，所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑
16、靴式结构。摊铺速度应控制在 2 米/分钟，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途停顿。提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青 SBS 混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤振捣频率，使剩余压实系数减少，初压的痕迹也极小，进而确保路面的最终平整度。6、碾压的技术要求对于密级配型混合料，其适宜的碾压温度范围是 130150，其最终碾压温度不低于 110。SBS 沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行：按照“紧跟、慢压、高频、低幅” “碾压八字方针进行碾压，压路机必须紧跟摊铺机的后面，只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果，压实速度控制在 45km/h 。碾压速度均
17、衡，倒退时关闭振动，方向要逐渐地改变，不许拧着弯行走，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置。突然刹车或停车休息，通过南二路第一、二合同段 SBS 沥青试验段，确定的压实工艺为 DD110 或 DD130 压路机 23 档各碾压 3 遍，即初压 1 遍，高频低幅振动碾压 2 遍，终压 2 遍。特别注意：施工时若发现压路机粘轮时，用洗衣粉水较好。7、SBS 沥青混合料的质量控制对于沥青面层混合料，现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准，测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验（真空
18、法） （T071193） ”进行。现场沥青混合料空隙率为 3%6%。表面层沥青混合料压实度的检验，以实测芯样为准。五、 结束语随着 SBS 改性沥青在我国的进一步推广，必将在我国的道路建设中发挥重要作用，希望通过以上对 SBS 改性沥青在生产施工中应注意的施工技术要求，对大家有所帮助，以上不足之处，望各位同仁提出宝贵意见。参考文献：1公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ052-2000. 北京：人民交通出版社，20002吕伟民沥青混合料设计原理与方法上海：同济大学出版社，20003公路沥青路面施工技术规范 JTJ03294北京：人民交通出版社，1994克拉玛依 SBS 改性沥青常规路用性能
19、及改性机理浅析 新疆交通科研所 新疆高等级公路管理局 上海市政设计院 摘要 本文通过对克拉玛依 90基质沥青及克拉玛依 SBS 改性沥青的对比试验分析，充分揭示 SBS 改性沥青改性效果的优越性（兼具高、低温优良特性） ，并针对其改性机理进行相关分析，揭示 SBS 改性剂和基质沥青之间的物理镶嵌共混和相互渗透吸附是其成功改性的关键因素，并从一定角度讨论基质沥青和改性剂之间的选择关系。 关键词 SBS 改性沥青 路用性能 物理镶嵌共混 改性机理 相关验证 改性条件 综述 近年来，随着交通量的不断增长，特别是重交通和超重交通的日益增长，再加上夏日的高温酷暑和冬季的低温严寒，势必要求路用沥青混合料具
20、有更强的高温稳定性和良好的低温抗裂性,并兼具极其优良的抗滑性能、耐久性、抗老化性能及防渗能力。 沥青路面材料的力学特性表现为弹、粘、塑性及其组合。所以沥青混合料是一种典型的弹、粘、塑性综合体，在高温、大变形流动范围内表现为粘塑性体；在低温、小变形范围内为线性粘弹性体；而在过渡范围内则为一般粘弹性体。经大量试验及理论分析研究证明：沥青混合料所具有的这种复杂特性关键是由于其中的粘结剂（沥青）所具有的弹、粘、塑性综合体特征而造成的。另外，沥青混合料的抗滑性能、耐久性及防渗能力与沥青胶结料的粘附性、抗老化性能及温度敏感性能也密切相关。因此要想提高沥青路面的路用性能，沥青品质的改善、提高就成为关键因素。
21、而对沥青进行改性（即改性沥青）是一条改善沥青品质的重要途径。所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外加剂（改性剂） ，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青及沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。改性剂是指在沥青或沥青混合料中加入的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能的材料。从狭义来说，现在所称的道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青，简称 PMA、PMB 或 PmB。而用于改性沥青的聚合物一般有三大类，分别是热塑性橡胶类（包括 SBS、SIS、SE 或 BS 等） ，橡胶类（包括NR、SBR 、CR、BR 等） ，树脂类
22、（包括 EVA、PE、APP、PVC、PS 等） 。 克拉玛依炼油厂针对市场的需求，试制开发了一种 SBS 聚合物改性沥青。SBS 是苯乙烯和丁二烯组成的嵌段共聚物，它既有树脂的性能，又兼具橡胶的性能，因此能对沥青材料的高温稳定性和低温柔韧性均起到改善作用。SBS 分子结构分为线型和星型 2 种，从以试验研究表明，线型 SBS 由于其易溶性而更适合于改性沥青。 1、沥青性能测试及对比分析 我们分别对克拉玛依基质沥青（克90）和克拉玛依 SBS 改性沥青进行了试验室对 比试验，具体试验数据及试验分析参数指标见表 1 和表 2。 表 1 沥青常规试验数据表 项 目 沥青品种 针入度（0.1mm）
23、延度（cm ） 软化点 （） 蒸发损失 （薄膜烘箱老化后） 质量损失 （%） 针入度比 （%） 延度 （5） 25 5 25 15 5 克-90 87 12 140 140 42 46 -0.04 67.5 8.2 克 SBS 改性沥青 85 16 70 37 58 61 -0.1 86 45 表 2 沥青试验参数指标分析表 参数指标 沥青品种 PI T800 () T1.2 () 塑性范围 () 弹性恢复 沥青与玄武岩粘附性 克-90 -0.51 47.4 -18 65.4 - 4 级 克 SBS 改性沥青 0.39 50.8 -24 74.8 80.3 5 级 从试验结果可看出，克拉玛依
24、SBS 聚合物改性沥青比原沥青(克90)的常规指标有明显地提高，主要表现在良好的高温弹性、粘结性及极强的低温延展性等方面，同时，改性沥青的温度塑性范围区域也大为拓宽，软化点显著提高，与矿料的粘附性进一步增强，抗老化性能也非常优良，并具有很好的弹性恢复功能。这说明克拉玛依 SBS 聚合物改性沥青针对沥青路面的高、低温性能及水稳性等均会起到明显改良效果。 克拉玛依 SBS 聚合物改性沥青符合我国公路改性沥青路面施工技术规范JTJ036-98 中 SBS 类改性沥青I级技术要求，适用于高速公路和城市主干道及快速路。 2.改性机理分析 所谓改性沥青机理就是在基质沥青中掺加改性剂后,对沥青的化学组成、物
25、理化学性质和胶体结构及性质进行详细、微观地研究分析。针对改性沥青而言，机理不仅要能解释改性沥青性能改善的原因, 而且应该对基质沥青和改性剂品种的选择、反应条件、预期效果起到一定的指导作用。 SBS 在分子结构上形成了嵌段共聚物，使它不但具有橡胶的弹性，而且又具有树脂的热塑性质。对于 SBS改性沥青，通过红外光谱分析、核磁共振分析、电镜扫描照相分析可知，聚合物与沥青通过物理镶嵌共混和相互渗透吸附，形成了复杂的空间立体网络结构，通过显微镜观察 SBS 聚合物改性沥青属于多相体系。 SBS 改性沥青高温性能改善可以用溶胀原理予以解释。SBS 在高温下能向树脂一样熔融流动，130以上显示出线形聚合物性
26、能。由于 SBS 改性剂与克拉玛依基质沥青具有良好的相溶性，导致 SBS 在高速剪切设备的作用下，能够均匀地分散在基质沥青中；同时，在沥青轻质组分的作用下，使两者之间相互渗透吸附，将发生体积溶胀。溶胀是聚合物改性沥青的重要环节，通过此环节直接改变了沥青的自身品质，再结合良好的空间立体网络结构，促使沥青高温性能得以明显改善。 SBS 改性沥青低温性能之所以得到明显改善，其改性机理可用银纹原理得以解释。银纹是材料表面或内部的一些缺陷在受到应力集中作用时而引发的微细空穴，这些空穴再发展为很细的纹痕，称为银纹。当形变进一步发展，取向伸直的分子链发生断裂时，就转化为微裂缝。在低温条件下，基质沥青中分子流
27、动性下降，分子间距离缩短，分子间作用力增强，脆性增加，同样在低温下，由于 SBS 改性剂微小颗粒的存在，该粒子起到了应力集中的作用，在外力拉伸下改性剂粒子引发大量银纹或剪切带，这些银纹或剪切带的发展将终止于另一颗粒，同时银纹与银纹相遇时，会使银纹转向支化，这些过程的协调作用，大大延缓了材料的破坏过程。当改性沥青材料进一步受外力拉伸时，由于低温下沥青模量大于 SBS 模量，在银纹转化为裂缝时，界面处存在着改性剂粒子，它跨越裂缝两端而阻碍了其进一步扩大发展，同时吸收和消耗了使混合物断裂所需要的能量，因此低温下延度提高，抗裂性增强。另外由于应力作用初期银纹体相当硬，当应力超过一定数值后银纹体开始屈服
28、，形变随时间延长而发展，御载后应变逐渐恢复，形变随时间的延长而消失，所以导致 SBS 改性沥青在低温下不仅延展性好，而且具有良好的柔韧性。 3.相关验证及启示 3.1 相关验证 为了进一步验证克拉玛依 SBS 改性沥青品质，我们进行了相关沥青混合料试验，结果详见表 3，表 4。 表 3 改性沥青混合料马歇尔试验结果表 混 合 料 类 型 沥 青 类 型 最佳 油石比 （%） 空隙率 （%） 饱和度 （%） 稳定度 （KN） 流 值 (0.1mm) 残 留 稳定度 (KN/%) AC-16I 改 克拉玛依 SBS 改性沥青 5.1 4.5 73.5 15.4 38.0 13.6/88.3 AK-
29、13A 改 克拉玛依 SBS 改性沥青 5.0 6.1 67.2 12.1 35.0 10.3/85.1 SMA-13 改 克拉玛依 SBS 改性沥青 6.1 3.7 78.7 8.6 33.0 7.9/91.9 OGFC-13 改 克拉玛依 SBS 改性沥青 5.1 13.0 47.2 5.8 25.0 5.2/89.7 AC-16I 克拉玛依 90 号沥青 5.5 3.3 80.5 7.5 31.7 8.45/86.1 AK-13A 克拉玛依 90 号沥青 5.0 4.5 74.8 8.2 28.0 6.98/85.1 表 4 改性沥青混合料劈裂强度（-10）汇总表 改性沥青混合料类型 -
30、10时的劈裂强度（MPa） AC16I 型 4.190 AK13A 型 3.878 OGFC13 型 2.357 SMA13 型 3.271 SUP13 型 3.271 通过试验分析可看出，克 SBS 改性沥青良好的高温稳定性与水稳定性与克 SBS 改性沥青优良的高温性能及强粘结力密不可分；同时，从改性沥青混合料低温劈裂试验结果直接反映出 SBS 改性沥青极好的低温延展性、粘韧性及其与矿料间极强的粘结强度。上述结论与沥青胶结料试验中所得结论是一致的。 3.2 启示 从试验研究分析中可看出，一种聚合物改性剂能否改善沥青性能，首先取决于改性剂本身的性能，以及它能否与沥青均匀地混溶，只有具备适当的相溶性及良好的界面性质，才能得到性能优良的改性沥青；同时，加工工艺与温度也至关重要。 另外，从凝胶渗析色谱（GPC）试验结果分析及相关学术专著中也可发现，基质沥青的分子结构对 SBS 改性效果也起着重要作用，分子量较大，分散度较高，且不同分子量的分子分布较宽，则可供 SBS 改性剂吸附的组分较多，导致 SBS 改性剂与基质沥青更好的共混镶嵌，直接决定改性效果的优劣。
