改性瀝青在公路工程中應(yīng)用與發(fā)展的探討

單紅佳

(河北省東光縣公路管理站)

我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使高速公路建設(shè)步伐逐漸加快，在高速公路上行駛的車輛也日益增多，這嚴(yán)重影響了高速公路的正常使用，雖然很多高速公路瀝青路面采用了國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)重交通量瀝青，但是在早期就出現(xiàn)了車轍與裂縫等病害。使用不同的改性瀝青與相關(guān)的新穎路面結(jié)構(gòu)，使瀝青路面使用性能提高并使其使用壽命延長，同時改性瀝青在路面修筑中，也具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 改性瀝青的優(yōu)越性

(1)改性瀝青具有較強(qiáng)的抗水損害能力與粘結(jié)力。改性瀝青在透水路面的使用中，透水路面空隙率能夠達(dá)到20%，能夠使雨水迅速排出，避免在行車中噴濺及飄滑現(xiàn)象的出現(xiàn)。還能使由于車輛汽油或者潤滑油滲漏導(dǎo)致的路面破壞減少。同時改性瀝青作為高速公路修筑的理想材料，可有效降低交通負(fù)荷導(dǎo)致的路面疲勞，使路面的使用壽命延長。

(2)能夠使路面老化與噪音減少，特別使紫外線輻射造成的老化減少;同時其具有良好的高溫穩(wěn)定性與較好的低溫抗反射裂縫的能力。震動與溫差等因素使許多橋面在早期就出現(xiàn)開裂與推移的現(xiàn)象。而使用改性瀝青不僅使路面未發(fā)生損壞的溫度范圍擴(kuò)大，還使造成路面裂紋的溫度敏感性降低，使軟化點(diǎn)的溫度提高。

2 改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用與發(fā)展探討

在1936年，荷蘭修建一條橡膠瀝青公路，二次大戰(zhàn)后，其依然良好，這個吸引了公路工程師們的強(qiáng)烈興趣。隨后橡膠改性瀝青在日本與歐美等國家取得了廣泛應(yīng)用。在20世紀(jì)60年代到70年代，美國利用橡膠瀝青鋪筑了機(jī)場跑道，艾倫斯堡機(jī)場的跑道使用至今，其情況仍然很好，同時不需要很大的養(yǎng)護(hù)修理。其后美國亞利桑那州使用磨細(xì)橡膠粉鋪筑應(yīng)力吸收薄膜，來避免反射裂縫。澳大利亞與南非使用磨細(xì)橡膠粉改性瀝青鋪筑瀝青路面，同時英國與法國用于鋪筑吸音路面。

在1990年，我國的丁苯橡膠母體面市后，橡膠瀝青路面的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。從1991年到1993年，橡膠瀝青路面鋪筑的面積就快速達(dá)到400多萬m2。隨著社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，SBS改性瀝青逐漸取代了橡膠瀝青的使用。加入SBS改性劑能夠使基質(zhì)瀝青改性，極大提高了瀝青的路用性能，與普通瀝青混合料路用性能相比較，改性瀝青混合料的高低溫路用性能指標(biāo)有了很大提高。隨后成功研制出了改性瀝青加工設(shè)備，在許多地區(qū)中，SBS改性瀝青逐漸開始廣泛應(yīng)用，在1998年，某個地區(qū)在新建公路上使用SBS改性瀝青進(jìn)行了數(shù)千米SMA路面的鋪設(shè)。由于SBR改性瀝青和SBS改性瀝青相似，所以其應(yīng)用的地區(qū)范圍也很廣泛，再加上良好的低溫柔軟性，在寒冷地區(qū)中，其更能充分發(fā)揮作用。在寒冷地區(qū)，不宜使用EVA改性瀝青，而在炎熱地區(qū)或者溫暖地區(qū)都能對其進(jìn)行使用。最近幾年，PE改性瀝青在國內(nèi)應(yīng)用比較多，同時主要應(yīng)用在機(jī)場瀝青道面。根據(jù)筆者的工作實(shí)踐，可以知道，PE改性瀝青在北京等寒冷地區(qū)使用效果不好，而在南方使用效果很理想。

橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層——AR-SAMI就是指鋪筑于舊水泥混凝土路面和瀝青路面之間或者半剛性基層和瀝青路面之間的，擁有較高變形能力的橡膠粉改性瀝青層。合理設(shè)置AR-SAMI可以吸收并緩解裂縫部位的應(yīng)力集中，避免瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫。不僅能夠把橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層單純用作預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施或者低等級道路路面，還能夠用作新舊路面罩面之間的界面層，另外還會起到防水層與粘結(jié)層的作用。

因?yàn)榘雱傂曰鶎硬粌H具有較大剛度，還具有較高的強(qiáng)度，于是在我國公路工程建設(shè)中，其得到了大力的推廣應(yīng)用。但是它的干縮性比較大，極其容易產(chǎn)生干縮裂縫。隨后這種裂縫會反射到瀝青路面層，使得瀝青路面在早期就產(chǎn)生裂縫。同時雨水通過裂縫逐漸滲透到基層當(dāng)中，使基層受到侵蝕，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性的破壞。因此需要在面層與基層之間加鋪一層應(yīng)力吸收層，就能夠有效地推遲反射裂縫的全面產(chǎn)生，極大地減緩反射裂縫的出現(xiàn)。再加上應(yīng)力吸收層有著極其良好的彈性恢復(fù)性能，能夠良好地保護(hù)公路的基層，使其免受水的破壞，使公路的使用壽命明顯延長。由于應(yīng)力吸收層是結(jié)構(gòu)層的一個中間層，它的厚度很薄，所以對其材料的性能應(yīng)該有著較高的要求，它的結(jié)合料不僅要具有高彈性，還應(yīng)該具有良好的高低溫性能，在瀝青混合料中，其中的瀝青膠結(jié)料含量比較高。合理選用橡膠粉改性瀝青應(yīng)力吸收層，就能夠使半剛性基層的反射裂縫得到有效解決。在半剛性基層或者老路改建時，使用橡膠粉改性瀝青混合料能夠提高公路路面的整體承載能力，可以減少公路路面的反射裂縫，在一樣的使用效果基礎(chǔ)下，對橡膠粉改性瀝青進(jìn)行適量使用能夠減薄瀝青混合料面層的厚度。不管是減少反射裂縫標(biāo)準(zhǔn)，還是承載能力標(biāo)準(zhǔn)，合理選用橡膠粉改性瀝青混合料面層的厚度可以減薄到30%左右，如果在瀝青結(jié)構(gòu)層中選用橡膠粉改性瀝青的應(yīng)力吸收層，其厚度還能夠進(jìn)一步減薄，使工程造價(jià)降低。同時橡膠粉改性瀝青路面的綜合特點(diǎn)就是:良好的抗疲勞性使路面的耐久性能提高;由于膠結(jié)料油膜厚、含量高，同時輪胎中含有抗氧化劑，所以使公路抗氧化與抗老化能力提高;因?yàn)槟z結(jié)料好的彈性與高的含量，使路面對反射裂縫與疲勞裂縫的抵抗能力提高;比較強(qiáng)的柔韌低溫性使路面的溫度敏感性減輕;使路面抗永久變形與抗車轍能力提高;橡膠中的炭黑可以使路面黑色長期保存起來，使公路的安全性提高;當(dāng)橡膠粉改性瀝青用于瀝青混合料時，因?yàn)槭┕ぱ杆僖约笆┕ず穸缺?，由此使施工時間減少;最后橡膠粉改性瀝青路面還具有降低行車噪聲的作用。

3 改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用與發(fā)展中出現(xiàn)的問題及對策的分析

我國改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用與發(fā)展，和國外相比較，仍然存在部分差距，同時有些技術(shù)難點(diǎn)與出現(xiàn)的問題還需要解決，其主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

(1)目前我國現(xiàn)有的幾種改性瀝青的質(zhì)量水平和國際上用相同種類改性劑的改性瀝青基本上相當(dāng)，于是加工方式手段的難易已經(jīng)成為我國改性瀝青和同類國際產(chǎn)品競爭的重要方面，但是在這一方面，我國和歐美國家有著很大的差距?；诖?，應(yīng)該加強(qiáng)我國的改性瀝青研究工作，積極學(xué)習(xí)并研發(fā)出像美國SHRP一樣的大型系統(tǒng)工程。

(2)與普通瀝青相比較，改性瀝青施工溫度有所提高，所以增加了攤鋪與碾壓過程的施工成本與施工難度。同時普通瀝青施工溫度已經(jīng)很高，溫度提高以后，會使瀝青老化現(xiàn)象加劇。針對這種問題，必須對改性瀝青進(jìn)行積極創(chuàng)新，合理使用，同時對改性瀝青進(jìn)行加工生產(chǎn)需要的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使費(fèi)用減少。

(3)目前我國改性瀝青的應(yīng)用規(guī)模比較小，同時相應(yīng)的瀝青改性設(shè)備比較落后，施工、生產(chǎn)與管理工藝的研究工作也比較滯后?；诖朔N問題，可以擴(kuò)大改性瀝青的應(yīng)用規(guī)模，改進(jìn)瀝青改性設(shè)備，提高瀝青改性施工生產(chǎn)工藝。

(4)沒有合理形成對改性瀝青與改性性能統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。目前，在進(jìn)行改性瀝青的實(shí)驗(yàn)時，許多是通過改變基質(zhì)瀝青的種類或者改變聚合物的摻量進(jìn)行比較的。針對后者，對于相同種類瀝青還有一定程度的可比性，可以說明不同改性劑對此種基質(zhì)瀝青改性效果的不同。但是對于前者，就沒有多少科學(xué)根據(jù)。由于瀝青是一種成分相當(dāng)復(fù)雜的有機(jī)高分子化合物，選用不相同原油煉制成的瀝青，它的組分明顯是不相同的，即使是相同種類的原油，不同的煉制工藝得到的瀝青組分比例也并不相同。所以通過比較同種改性劑對不同基質(zhì)瀝青改性效果的這種手段，有著極大的缺陷?？梢圆捎玫膶Σ邞?yīng)該是針對同種瀝青，首先按照某一方法對基質(zhì)瀝青的各組分進(jìn)行提純并分離出來;其次針對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，把所得到的組分按照一定比例配制成為試驗(yàn)需要的基質(zhì)瀝青;最后運(yùn)用相同的制備工藝手段，進(jìn)行改性瀝青與其混合料的制備，同時進(jìn)行性能研究或者評價(jià)。

4 總結(jié)

隨著改性瀝青在公路工程中的應(yīng)用越來越廣泛，其中存在的問題也不斷出現(xiàn)，在對這些問題提高重視的同時，還要及時分析和探討出相關(guān)的解決對策。

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