1、前言
黑河市氣候條件屬于冬嚴(yán)寒區(qū),自2004年公路工程引進(jìn)瀝青混凝土路面施工技術(shù),其中愛沿公路、黑呼公路一標(biāo)段,設(shè)計結(jié)構(gòu)均為二層式普通混凝土基質(zhì)面層。經(jīng)過三至四個凍融期的使用,路面表面無車轍和低溫病害,取得了較好的使用效果。2008年加黑公路南出口段瀝青混凝土面層采用SBS改性瀝青,加黑公路南出口段(S310)是黑河市主要的景觀大道,主要連接罕達(dá)氣、多寶山、加格達(dá)奇,是我省北部地區(qū)通往西部及內(nèi)蒙的網(wǎng)化公路,是礦產(chǎn)資源重要的運(yùn)輸通道。
加黑公路南出口段路面設(shè)計寬度20m,特點(diǎn)是原混凝土路面利用,設(shè)計結(jié)構(gòu)幫寬段為5cmAC一25粗粒式瀝青混凝土,中間層設(shè)4cmAC一16中粒式找平層,表面層為SB$改性瀝青混凝土AC一16(c型)中粒式。該結(jié)構(gòu)即保證路面有足夠的厚度,又保證了路面的平整度。黑河地區(qū)平均年溫度一0.3℃,無霜期125天,屬冬嚴(yán)寒氣候區(qū),冬季漫長。
造成我省瀝青混凝土路面構(gòu)造早期破壞的主要原因。普通瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性差,易出現(xiàn)車轍;低溫抗裂性差,出現(xiàn)裂縫的問題非常突出,直接影響公路的品質(zhì)和壽命。
2、加黑公路南出口段瀝青混合料組成設(shè)計
根據(jù)加黑公路所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)等因素,配合比設(shè)計分為三部進(jìn)行:
2.1目標(biāo)配合比組成設(shè)計
?。?)礦質(zhì)混合料組成(2)通過馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量(3)檢驗高低溫和水穩(wěn)定性指標(biāo)
2.2生產(chǎn)配合比組成設(shè)計
?。?)熱料倉取料確定礦料比例關(guān)系(2)迸一步驗證最佳瀝青用量(3)檢驗高低溫水穩(wěn)定性指標(biāo)
2.3生產(chǎn)配合比驗證階段
(1)試拌階段A試拌溫度B拌和時同(2)試鋪階段A攤鋪速度、時間、寬度、溫度
在基質(zhì)瀝青的選擇過程中進(jìn)行系統(tǒng)的評價與篩選,經(jīng)過試驗比較的瀝青包括盤錦90、110、130瀝青,經(jīng)過嚴(yán)格細(xì)致的試驗比較后,最終選定盤錦AHI10瀝青作為改性瀝青的基質(zhì)瀝青,有較好的匹配性。
改性劑用量的確定,經(jīng)過多次遞增0.5%改性劑進(jìn)行比較試驗,發(fā)現(xiàn)使用4.5%岳陽石化生產(chǎn)的道改2(801)SBS改性劑對瀝青進(jìn)行改性取得的效果比較好,符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。
通過對試驗結(jié)果的分析不難發(fā)現(xiàn),改性瀝青與普通瀝青相比。當(dāng)量軟化點(diǎn)和當(dāng)量脆點(diǎn)都有了很大的提高。這表明改性瀝青的感溫性較小,能夠滿足黑河地區(qū)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性要求較高的實際情況。SBS改性瀝青拌和后的混合料測試指標(biāo):穩(wěn)定度均大于9KN,低溫彎曲破壞應(yīng)變大于3250,高溫指標(biāo)車轍試驗動穩(wěn)定度2860次/mm,水穩(wěn)定性指標(biāo)殘留穩(wěn)定度87.7%,凍融劈裂殘留強(qiáng)度比82.4%,高低溫水穩(wěn)定性強(qiáng)度指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計要求。
在石料的選擇上,通過大量的調(diào)查和走訪,根據(jù)以往的成功經(jīng)驗,最后確定綏棱葛山作為料源地。該料為玄武巖,各項檢測指標(biāo)均能滿足有關(guān)規(guī)范的要求,各項指標(biāo)見表1。
為了保證石料的規(guī)格和質(zhì)量的穩(wěn)定,料場派有專人監(jiān)裝石料,從而有效地控制了石料的質(zhì)量。
上面層配合比設(shè)計采用了AC一16C型級配,見表2。
改性劑的細(xì)度對改性瀝青的混合物進(jìn)行高速剪切研磨的過程中,溫度會急劇上升10℃左右,這又容易造成瀝青老化。
所以在改性瀝青制備時,一定要控制基質(zhì)瀝青的加熱溫度。同時在存放改性劑時要注意防潮,避免因此造成的拌和溫度降低等問題。
改性瀝青的存儲與普通瀝青的存儲也有較大的差異。除了存儲溫度要求更高外,還需要不停的攪拌,這是因為在高溫狀態(tài)下,改性劑與瀝青容易分離,浮在瀝青上面,形成一層硬殼,也使得瀝青中的改性劑含量變小,滿足不了設(shè)計指標(biāo)。
在施工過程中,改性瀝青在制備后存儲12-24h期間,各項技術(shù)指標(biāo)都非常理想。分析原因是改性瀝青在制備后1-2h內(nèi)的這段時間里,改性劑在瀝青中的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)尚未完全形成,而改性瀝青在制備后存儲24h以后,改性劑因較瀝青密度小而上浮,造成改性劑分布不均,從而影響改性瀝青的品質(zhì)。
3、改性瀝青混合料的拌和與攤鋪
由于改性瀝青的粘度高于基質(zhì)瀝青,因此在改性瀝青混合料拌和時應(yīng)適當(dāng)升高拌和溫度。但也要避免溫度過高造成瀝青老化。在拌和溫度達(dá)不到要求時,一定要多方查找原因,不能單純提高石料的加熱溫度,如果石料的溫度過高,在瀝青噴到石料表面時就會造成部分瀝青老化,從而影響瀝青混合料的品質(zhì)。改性瀝青混合料的出廠溫度還要根據(jù)運(yùn)距的遠(yuǎn)近來確定,以便保證施工現(xiàn)場的攤鋪溫度。在施工過程中,改性瀝青混合料的出廠溫度應(yīng)控制在180℃左右,高于195℃的混合料應(yīng)廢棄。
改性瀝青混合料的攤鋪和壓實溫度較普通瀝青混合料均高很多。為此,在施工過程中必須要求連續(xù)攤鋪,壓實機(jī)械緊跟攤鋪機(jī)壓實,控制壓路機(jī)的灑水量。保證規(guī)定溫度范圍內(nèi)完成壓實作業(yè)。
加黑公路南出口段改性瀝青混合料采用2000型以上瀝青混合料拌和站。從而在正常的情況下足以保證瀝青混合料攤鋪的連續(xù)性。在正常的攤鋪過程中,必須保證攤鋪機(jī)的連續(xù)攤鋪,壓實機(jī)械的連續(xù)工作。由于改性瀝青混合料的粘度大,不易出現(xiàn)離析,所以采用二臺攤鋪機(jī)進(jìn)行全幅攤鋪。這樣就較容易控制面層的厚度、平整度以及橫坡度。
改性瀝青混合料的其他施工工藝與普通瀝青混合料的施工工藝基本相同。
4、結(jié)語
聚合物改性瀝青混合料的成本較普通瀝青混合料要高一些。基質(zhì)瀝青宜選擇一個標(biāo)號的。如省內(nèi)高速公路一般采用瀝青標(biāo)號為AH-90重交通瀝青,采用SBS改性瀝青時應(yīng)選擇AH-110重交通瀝青。加黑公路南出口段采用盤錦AH110#并重交通瀝青。取得了良好的效果。
改性劑的用量取決于使用地區(qū)的氣候狀況,由于黑龍江省的夏季高溫,冬季嚴(yán)寒,故參照I級標(biāo)準(zhǔn)選擇4.5%的改性劑摻加量(內(nèi)摻法)。通過試驗檢測可以看出。4.5%的改性劑摻加量(內(nèi)摻法)可以達(dá)到良好的效果。
改性瀝青混合料中的改性劑在瀝青中有膨脹作用,屬于物理過程,在攤鋪碾壓完成后給人一種油石比過大的直觀效果。所以不能主觀意斷,盲目減少用油量,一定要按規(guī)范進(jìn)行試驗檢測,根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)生產(chǎn),以保證瀝青混凝土的質(zhì)量。