公路工程中改性沥青材料的应用研究

公路工程中改性沥青材料的应用研究

郭森

北京鑫旺路桥建设有限公司  北京   101300

摘要：沥青玛蹄脂是指由沥青结合料、一定量纤维稳定剂、较多的填料（一般为矿粉）以及少量细集料组成的，填充于间断级配粗集料的骨架间隙中组成的骨架嵌挤型密实结构一体沥青混合料，将其所铺筑的路面成为SMA路面。与其他沥青混合料相比，SMA路面在充分利用其他路面的优点的基础上，针对其缺点进行调整，形成一种较理想的混合料结构，同时使用改性沥青，更提高了路面的使用性能，维修费用大幅降低，有效延长了路面的使用寿命。但是，众所周知，改性沥青SMA路面施工工艺技术要求高，对施工环境因素有较强的敏感性，材料的用量稍有不同，路面质量将会有很大的差异。为避免不必要的损失，需要不断完善其施工技术。

关键词：公路工程；改性沥青材料；应用研究

引言

跟传统的沥青材料一样，改性沥青材料的拌和依然是在室外开展的，这样便容易被环境中的灰尘污染，进而导致混凝土的质量下降。为了解决上述问题，在对改性沥青混凝土进行拌和时，首先需要高度重视集料的清洁与防尘保护。要结合市政道路路面施工的具体环境，根据矿料与拌和产量计算出矿粉量，再将计算出来的参数跟实际消耗参数进行比较，如果结果显示矿粉量使用消耗参数不足，则表明改性沥青集料清洁与防尘工作不到位。

1改性沥青种类

1.1聚乙烯改性沥青

当前经过实践后公路工程最常用的一种改性沥青为聚乙烯改性沥青。聚乙烯改性沥青主要是将聚乙烯或者苯乙烯共聚物按照一定的比例加入到普通的沥青当中，同时用石棉纤维铺设于公路表面。聚乙烯改性沥青的黏度较高，即使是高温环境也有着良好的粘结性，无需投入过多成本，技术要求也相对不高，所以在公路工程中得到广泛地应用。

1.2橡胶复合改性沥青

橡胶复合改性沥青，是一种以废轮胎胶粉粒与基质沥青为主要材料，在高温环境下对两种材料混合物进行充分拌合，在废轮胎胶粉粒与基质沥青发生溶胀反应以后形成的改性胶结材料。一方面利用废轮胎胶粉粒进行改性沥青胶结材料加工，能够有效实现废旧轮胎的回收再利用，降低废旧轮胎及其处理方法对外部环境等的污染；另一方面利用废轮胎胶粉粒改性得到的橡胶复合改性沥青，具备较优于一般沥青的抗高低温、抗变形、抗开裂以及疲劳性能。橡胶复合改性沥青，是当前高等级公路修建中应用最为广泛的沥青材料之一。

1.3环氧沥青

环氧沥青由基质沥青、环氧树脂和固化剂组成，以环氧树脂为改性剂，在固化剂作用下，环氧树脂在拌和过程中发生开环反应形成空间网络结构，并将基质沥青包裹在内。在三者所组成的混合体系中，沥青为分散相，不参与环氧树脂与固化剂的交联聚合反应，均匀的分散在环氧树脂与固化剂聚合形成的交联网络中，起着填充作用；环氧树脂与固化剂反应后表现为连续相，所形成的连续性交联网络能够约束沥青颗粒。但环氧树脂本身是一种热塑性低聚物，只有当它与固化剂发生交联聚合反应形成空间网状结构后才能发挥其使用价值。在整个聚合过程中，固化剂不仅决定了与环氧树脂所形成聚合物的性能，还影响着固化的强度、温度和时间。

2改性沥青的优势

2.1粘结性强

特殊沥青为改性沥青混凝土的主要组成材料，有着较强的粘附性。改性沥青混凝土能够利用粘结性高的特点将水泥混凝土低温开裂问题有效解决。当前公路路面常见病害之一就是裂缝问题，其中最常见的为水平裂缝，一旦发生水平裂缝就会影响公路工程的使用寿命和行车安全，造成公路完整性被破坏，承载能力降低。温度收缩是造成沥青路面水平裂缝的常见因素，改性沥青混合料具有低黏稠度的特点，对温度不敏感，能够达到缓解路面开裂问题的目的，同时通过结合利用涂覆薄层混合料能够将路面抗拉强度进一步优化，提高路面抵抗温度变化的能力，降低发生裂缝的次数。

2.2耐久性与严密性良好

对路面施工材料而言，拥有良好的耐久性与严密性有助于增强其抵抗自然因素（如光照、雨水、温度等）给路面带来的损害。而改性沥青具有良好的耐久性与严密性，这主要是因为沥青在改性沥青混凝土中占据较大比例，极大地提升了混凝土的严密性，能够改善地下水上升与地表水沉降给路面造成的侵蚀，进而也降低了路面被损坏的程度。另外，改性沥青混凝土中添加的集料与混合料拥有较强的粘附性，能够有效地减少混合料彼此之间的孔隙，提高整个路面性能的稳定性。

3公路施工中改性沥青技术的要点

3.1运输

改性沥青SMA混合料宜采用大吨位的运输车运输，应有紧密、清洁、光滑的金属底板和侧板。底板应涂一薄层隔离剂；装料前，运输车底板应排干积水，运输车辆轮胎必须冲洗干净。运输车辆必须配有保温覆盖措施，避免表面混合料降温结成硬壳。沥青混合料运至摊铺现场后应严格检查混合料温度以及拌和质量，对不符合温度要求或已经结成块团的不得铺筑，而且已遭雨淋的混合料也不得铺筑。

3.2摊铺阶段与压实

通常改性沥青的温度要控制在160~180℃之间，此范围是最佳摊铺和压实温度，如果温度比140℃低那么改性沥青不适合进行摊铺作业。在改性沥青摊铺过程中，首先要注意缓慢匀速地控制摊铺速度，避免在摊铺过程中车辆突然改变速度或路线。如果需要停车要注意减速慢停，做好工程量、配套机械设备数量、工作效率、摊铺参数等各个方面的控制，确定好摊铺速度。其次，在改性沥青摊铺过程中需要注意对摊铺机运行速度、进料速度、分料器速度等进行严格地控制，从而避免出现离析问题，确保运输车辆能够和摊铺设备保持同步，保证连续地完成改性沥青材料的摊铺作业。此外，在压实改性沥青路面前注意避免在混合料上踩踏，不得将杂物堆放在改性沥青上。用压路机压实路面且温度冷却后方可使用。如果在摊铺或者碾压过程中发生雨雪等不良天气，需要将摊铺碾压作业暂停，避免雨雪天气影响改性沥青的性能以及工程施工质量。

3.3接缝施工技术

改性沥青SMA应在每天施工尚未完全冷却之前就应切好缝，防止出现冷接缝。切缝后必须用水将其冲洗干净，待缝完全干燥后方可涂刷黏层油，之后才可以铺筑新混合料。

3.4碾压施工技术

改性沥青混凝土即便在温度较高的环境下也不会发生较大的改变，因此在进行摊铺施工时可及时对混凝土表面予以碾压。由于改性沥青混凝土中掺入了很多改性剂聚合物，使其相比于一般的沥青材料改性沥青材料的软化点更高、硬度更高，因此在对混凝土进行碾压施工时，需要将碾压的温度控制在适当的范围中，确保混合料能够被碾压成型。通常是借助2台双钢轮振动压路机开展路面碾压施工，碾压方式为前静后振，并且需要将碾压路段控制在30cm作用，避免摊铺温度散失，提升初始混合料的压实度。

3.5环氧沥青技术

（1）对于环氧沥青的改性，许多研究是通过商品化试剂进行物理共混，而针对性的化学改性研究偏少，缺乏对环氧体系微观结构及改性机理的深入研究。（2）现有环氧沥青评价体系有待完善，如相容性的评价尚未形成技术规范要求，当下各类评价方法均存在一定的缺陷。（3）环氧沥青在使用过程中仍存在低温开裂、抗滑及抗渗性差、耐久性不足等问题，其长期使用性能有待改善。（4）环氧沥青的施工对其最终性能有重要影响，但目前关于施工工艺和施工设备的研究较少，限制了环氧沥青的发展应用。（5）传统环氧树脂属于热固性材料，使得环氧沥青具有不溶不熔、无法重复加工利用、降解处理困难等问题。近年来，研究发现类玻璃高分子材料性能优异，笔者认为该材料有望取代热固性环氧树脂制备热塑性改性环氧沥青，实现环氧沥青的再生并改善其综合性能。

结束语

综上，改性沥青胶结材料的分析方法进行总结，得出了不同分析方法的分析过程、优劣势。利用废弃橡胶轮胎制备所得粉粒，是一种价格低廉、环保、改性性能良好的沥青基质改性材料。针对废轮胎胶粉粒改性沥青胶结材料微观分析方法进行总结，旨在提高材料共混过程观察能力，为进一步提升橡胶复合改性沥青性能提供理论支持。

参考文献

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