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SBS改性沥青在高速公路工程的作用

作为国民经济实力与现代化水平的关键标志，公路交通建设是国民经济增长中不可或缺的基础设施。自第一条高速公路建成通车后，截至2022年底，我国高速公路通车里程已经超过14.26万km，稳居世界第一。随着高速公路建设规模的持续扩大，大量新技术、新材料、新工艺不断涌现，SBS改性沥青作为一种新材料，可改善沥青路面使用性能。为此，本文在充分掌握SBS改性沥青特点的基础上，结合具体工程案例，分析了施工技术要点等内容。SBS改性沥青作为沥青混合料的结合料，已成为高速公路工程沥青路面应用的发展趋势。它可以有效改善沥青路面的使用性能，增强路面弹性、韧性及抗车辙能力，降低路面变形程度［1-3］。为此，在高速公路工程建设中做好SBS改性沥青施工技术研究具有重要的意义与价值。1SBS改性沥青的特点改性沥青，是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂）制成的沥青结合料，从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善［4-6］。SBS改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，也是一种多相结构的热塑性弹性体，兼具橡胶和树脂类两类改性沥青的结构与性质，具有良好的弹性（变形自恢复性及裂缝自愈性）。将其用于沥青混凝土内，可进一步提高沥青混合料的抗永久性变形能力、抗低温开裂能力、疲劳开裂能力和抗水损害能力。当SBS改性剂掺加到基质沥青之后，通过剪切、搅拌、发育等工艺，SBS均匀地分散在沥青中，SBS端基（聚苯乙烯）转化并流动，中基（聚丁二烯）吸收沥青的软沥青质组分，形成海绵状材料，体积增大许多倍，并迅速溶胀。当冷却后，端基再度硬化且物理交联，使中基嵌段进入具有弹性的三维网状中，这种通常加工温度下呈塑性流动状态，而在常温下不需要硫化即成橡胶的特点，充分说明SBS改性沥青具有很好的路用性能。改性剂的掺量根据基质沥青组分、改性剂各类、外掺剂等种类通过试验确定，一般控制在5%以内。SBS改性沥青的特点如表1所示。2具体案例某高速公路施工段落为30km，四季分明，雨热同季，但冬季寒冷，夏季炎热，属于夏热冬冷半干区。该高速公路是“十二五”时期交通运输发展的重点建设项目，是某市通往机场和新区的唯一便捷通道，并承担着较重的交通量。本条高速公路选择了SBS改性沥青作为沥青混合料中的结合料。结合工程所在地区的气候条件和改性沥青对施工工艺特殊性的要求，怎样保证本工程施工质量的稳定性，保证沥青路面的使用性能，是本工程重点研究的内容。在施工过程中，人们主要从以下几方面进行研究控制。2.1改性的生产加工控制改性沥青生产加工地应选择与工地运输方便、距离近的地方。决定改性沥青的改性效果和青制作工艺质量的关键因素是改性剂与基质沥青的相容性。针对不同组分的基质沥青，一般通过增加外加剂来改善改性剂与沥青组分的相容性，提高改性沥青的质量。在生产加工过程中，基质沥青温度、改性剂颗粒大小、分散程度、发育时间等都直接影响改性沥青的质量。生产改性沥青宜配备快速换热装置，进行基质沥青升温，基质沥青的生产温度控制在170～175℃；为保证计量的准确性，各种材料添加装置应具有自动计量功能；为保证混合均匀性，预混罐和发育罐应配置搅拌装置；改性剂通过胶体磨高速剪切研磨，剪切研磨后，SBS细度为1～10μm，均匀度（大于10μm）的颗粒不大于5%；发育温度控制在182～187℃，混合发育时间根据试验结果确定，一般为2～6h。外加剂掺加量通过试验确定后，橡胶油可先择在研麿前和发育过程中添加，稳定剂在发育结束后1～1.5h缓慢均匀加入，不可以一次性加工，避免造成改性剂成团，同时要避免搅拌不均匀。2.2配合比设计配合比设计经过三个阶段，即目标配合比设计、生产配合比设计和验证配合比设计。由于工地实验室试验环境和仪器配置限制，目标配合比设计和生产配合比验证两个阶段外委至具有甲级试验资质的单位进行设计及验证。配合比所使用的原材料应和后续施工生产的厂家和材质保持一致，在配合比设计前，应进行全套技术指标检测，集料的针片状含量、高温压碎值、黏附性、CaO含量和磨耗值等指标只有符合规范和设计要求，方可进行设计。在生产配合比设计中，按照目标配合比确定的拌和机供料比例、进料速度进行各热料仓取样，进行筛分，确定拌合楼各热料仓配合比。取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%，进行旋转压实试验，并对高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和渗水性能等各项使用性能进行检验，使其符合设计及规范要求。2.3拌和本工程根据工程量，选择采用日工5000型拌和机，生产能力能够满足施工进度要求。沥青混合料拌和时间以沥青均匀裹覆集料为准，逐盘向拌和机内按比例投入集料-沥青-矿粉，每盘混合