關(guān)于高速公路改性瀝青路面應(yīng)用與實(shí)踐

1、關(guān)于高速公路改性瀝青路面應(yīng)用與實(shí)踐 發(fā)布時(shí)間:2007-04-17      蔣    品（山西省交通廳，山西，太原  030001一、高速公路使用改性瀝青路面的歷史與現(xiàn)狀瀝青是公路路面使用主要原材料，是路面的一種膠結(jié)料，其作用主要是把集料等粘結(jié)在一起，使各種筑路材料結(jié)成統(tǒng)一的整體，共同承擔(dān)環(huán)境及車輛荷載的作用。隨著交通量的急劇增長和載重的不斷增加，特別是高速公路的迅速發(fā)展，車速的高速化、行車道定型化。對瀝青混合料的性能提出了越來越高的要求。如何解決這一問題成為交通部研究的課題，從九十年代未期，首先通過改

2、善瀝青的性能來改進(jìn)混合料的路面性能在高速公路上廣泛應(yīng)用。由于改性瀝青在高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性以及耐久性等方面具有優(yōu)良的性能，從而明顯提高了混合料的路用性能，改性瀝青也就被大量用于了道路的建設(shè)之中。改性瀝青在高速公路路面上已運(yùn)用近十年時(shí)間，有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有不足的教訓(xùn)，首先，它的優(yōu)點(diǎn)具有較強(qiáng)的抗高低溫穩(wěn)定性，提高了路面的強(qiáng)度，可以有效地防止車軌和路面變形，適應(yīng)大交通量路段，缺點(diǎn)是施工工藝要求高，造價(jià)高，攤鋪溫度掌握不好，容易出滲水唧漿，嚴(yán)重造成破損，從這幾年運(yùn)用情況，出現(xiàn)過類似的現(xiàn)象，如何合理運(yùn)用瀝青極高的改性，如何了解瀝青改性后的作用，首先還得從改性劑談起。根據(jù)通常說法把改性劑以填料的形式加入

3、與瀝青組分不發(fā)生反應(yīng)的改性方法的稱為物理改性，加入的改性劑與瀝青組分發(fā)生反應(yīng)的改性方法稱為化學(xué)改性。按照加工工藝的不同，改性瀝青可以分為預(yù)加型與后加型。所謂預(yù)加型就是摻加料預(yù)先加入瀝青中首先與瀝青混合，使瀝青與摻加料發(fā)生反應(yīng)或者攔和均勻，然后再與混合料攔和成形。所謂后加型就是瀝青膠結(jié)料與集料拌和后再加入摻加料拌和成形。對后加型來說，與其說是對瀝青的改性，不如說是對瀝青混合料的改良更為貼切。嚴(yán)格講改性劑的種類有很多，從應(yīng)用情況上來看聚合物彈性體、聚合物塑性體、橡膠粉及纖維最為普遍。自1873年英國人samuelwhiting申請了橡膠改性瀝青的專利以來，已經(jīng)有130多年的歷史。法國于1902年修

4、筑了摻有橡膠的瀝青路面。英國于1937年修筑了摻有橡膠的碾壓式瀝青混凝土作表面磨耗層。1963年法國成立道路研究室，開展深入的橡膠改性研究。1973年至今，以美國、加拿大和歐洲一些國家為代表的國家，大力開展以聚合物彈性體和聚合物塑性體為主要添加劑的改性瀝青的研究，并相繼成立了國際性大公司，專營改性瀝青，同時(shí)，申請了數(shù)十項(xiàng)專利。我國聚合物改性道路瀝青的研究起步較晚，到20世紀(jì)80年代末，我國改性瀝青在道路上的應(yīng)用仍處于鋪筑試驗(yàn)路階段或小規(guī)模應(yīng)用階段。自從20世紀(jì)90年代交通部重慶公路科學(xué)研究所與友協(xié)單位研制成功第一臺橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備，使橡膠瀝青真正成為商品，并在廣東深圳一級汽車專用路成功地鋪筑出

5、第一條規(guī)模較大的橡膠瀝青路面以后，才揭開了我國聚合物改性瀝青在我國高等級公路中應(yīng)用的序幕。齊魯石公公司研制的丁笨橡膠(SBR改性道路瀝青于1992年5月通過中國石油化工總公司技術(shù)鑒定，以丁苯橡膠改性瀝青為代表的改性瀝青在我國得到快速的推廣和應(yīng)用，1991-1993年就鋪筑橡膠瀝青路面400萬m。1992年首都機(jī)場高速公路使用了Novophalt改性瀝青技術(shù)，這條高速公路面層采用了PE和SBS復(fù)合改性瀝青和SMA結(jié)構(gòu)，取得了較為滿意的效果。此后，國外的各大瀝青廠商也紛紛進(jìn)入中國市場，形成了各種改性瀝青一派繁榮的景象。據(jù)統(tǒng)計(jì)2001年我國改性瀝青的產(chǎn)量為20萬t，2002年改性瀝青的產(chǎn)量已達(dá)50萬

6、t，預(yù)計(jì)今后五年內(nèi)改性瀝青的需求量將達(dá)到100萬t/年，山西第一條高速公路采用改性瀝青是在1999年運(yùn)城至三門峽高速公路開始的，隨后在大運(yùn)、太長、長晉、汾離等廣泛運(yùn)用。二、影響道路性能的因素在通常情況下，道路使用狀況主要受多種因素的影響，氣候、養(yǎng)護(hù)、車輛、材料、改性性能、施工工藝、料場遠(yuǎn)近、級配等，及建成后養(yǎng)護(hù)措施等因素的影響。也就是說，影響道路使用性能的因素是多方面的，瀝青作為道路建筑材料的重要的組成部分，具有至關(guān)重要的作用，但并不是惟一因素。引起道路早期損害原因的權(quán)重。影響道路性能的因素很多，瀝青問題其實(shí)占的比重不是很大。瀝青膠結(jié)料在瀝青路面性能中的貢獻(xiàn)率。作用是重要的，但并不是全部因素，

7、只是在某些方面起重要作用。這從另一方面說明，想單純的通過提高瀝青性能來消除早期損壞是不全面的，甚至可以說沒有抓住問題的實(shí)質(zhì)。資料表明：路面破損因素有路面結(jié)構(gòu)不合理占24%、施工質(zhì)量占23%、級配設(shè)計(jì)占14%、瀝青質(zhì)量問題占9%、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)占4%，氣候占1%。綜合分析和判斷，影響道路因素瀝青不是主要的，在目前，應(yīng)該加大對道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，從根本上解決問題，只有結(jié)構(gòu)組合和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理了，材料的好壞才是決定道路性能的主要矛盾，當(dāng)結(jié)構(gòu)和材料解決了，施工工藝上升為影響道路性能的主要矛盾，同樣，只有結(jié)構(gòu)、材料和施工工藝解決了，管理就變成影響道路性能的主要癥結(jié)。這四方面又是相輔相成的，不是彼此孤立的，但是

8、又有主次之分。因此，在今后的高速公路建設(shè)和改造中，要徹底轉(zhuǎn)變觀念，采用合理的措施，提高我們的道路性能。三、高速公路改性瀝青路面認(rèn)識1、認(rèn)識改性瀝青路面和交通量發(fā)展關(guān)系當(dāng)前在經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的時(shí)期，高速公路也迅速發(fā)展，受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動，車輛向大型化，集裝箱發(fā)展，有的車載重量已達(dá)到120噸/輛，而我們的設(shè)計(jì)仍按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理、施工工藝達(dá)不到和超載超限車輛的普遍存在等原因，造成了高速公路修建后出現(xiàn)了早期損壞，給公路管養(yǎng)部門造成了較大的負(fù)面影響，同時(shí)也給養(yǎng)護(hù)工作提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，幾乎全部高速公路甚至普通公路大量使用改性瀝青，以通過改性瀝青的使用，克服早期損害的發(fā)生。但是部

9、分高速公路使用改性瀝青后，并沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)年限，出現(xiàn)路面病害，如網(wǎng)裂、車轍等。2、認(rèn)識改性瀝青路面，和道路使用壽命的關(guān)系在當(dāng)前許多人思想中，希望通過改性瀝青的使用，延長道路的使用壽命。其實(shí)，道路的使用壽命與用不用改性瀝青沒有直接關(guān)系，道路的使用壽命是由其結(jié)構(gòu)類型決定的。在道路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們提出了設(shè)計(jì)年限(道路的使用壽命。如果想延長道路的使用壽命，必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)組合方面下功夫，單單通過采用改性瀝青，提高混合料的路用性能來延長道路的使用壽命是一種錯(cuò)誤的觀念。也就是說，通過使用改性瀝青，面層混合料的路用性能得到了提高，道路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)如大中修的時(shí)間延長，節(jié)省了全壽命周期的養(yǎng)護(hù)成本，會增加社會

10、效益，但道路的使用壽命在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就已決定。3、認(rèn)識改性瀝青路面和瀝青本身性能的關(guān)系我國的道路瀝青和國外的道路瀝青，從試驗(yàn)的指標(biāo)上有較大的差距，高低溫性能差。根據(jù)一些報(bào)道和宣傳，國外大量使用改性瀝青路面，目前路面運(yùn)行良好，這樣反映出一個(gè)問題，那就是改性后，瀝青本身的問題存在，應(yīng)該在改性和不改性進(jìn)一步研究。4、認(rèn)識改性瀝青路面和改進(jìn)的方法關(guān)系在當(dāng)前改性瀝青路面，大家應(yīng)用最為廣泛的是SBS改性瀝青，從我國的北疆到熱帶地區(qū)的海南島，高速公路上沒有應(yīng)用SBS改性瀝青的可以說是鳳毛麟角。在許多地區(qū)，道路修建和改造中，有的甚至在中、下面層也應(yīng)用SBS改性。究其原因就是SBS改性瀝青性能全面，可以全面提高瀝

11、青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及耐久性。但是通過研究，SBS改性劑對某些瀝青，其改性效果并不是很好，不管什么瀝青都通過SBS的改性，這是不科學(xué)的，在選擇改性劑時(shí)，一定要充分考慮到這一點(diǎn)。另一方面，我國幅員遼闊，氣候條件千差萬別，不經(jīng)過認(rèn)真的試驗(yàn)和總結(jié)，一味采用一種改性瀝青來提高道路的性能也是片面的。其三，SBS改性瀝青價(jià)格較高，不分氣候因素和軸載條件，簡單的應(yīng)用SBS改性瀝青是不經(jīng)濟(jì)的。在我國，各地區(qū)之間氣候差異較大，有的地區(qū)高溫是主要矛盾，低溫是次要矛盾，如南方地區(qū)，那么在選用改性劑時(shí)，就應(yīng)該選用能顯著提高高溫性能的改性劑，而不應(yīng)該簡單地選用SBS改性瀝青。同樣，許多北方地區(qū)，低溫是主要矛盾，

12、高溫是次要因素，在選擇改性瀝青時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)選用對低溫有顯著改善的改性劑。因此，只有綜合考慮各方面的因素，才能正確選用改性瀝青，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和性能的雙豐收。5、認(rèn)識改性瀝青路面和普通瀝青砼路面關(guān)系改性瀝青由于加入了許多改性劑，這些改性劑在長期荷載作用下性能如何，至今沒有做過深入和系統(tǒng)的研究。例如，許多改性劑在提高了瀝青某一方面性能的同時(shí)，有可能降低了瀝青的其他方面的性能，還有的改性劑是受汽油和柴油影響的，道路上汽車漏油現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，受到污染的路段，改性劑還能否保持穩(wěn)定，值得考慮和研究問題。同時(shí)，由于目前普遍存在嚴(yán)重的超載現(xiàn)象，應(yīng)用改性瀝青的道路同樣不能保持長期的良好路用性能。改性瀝青其長期路用性能如

13、何，應(yīng)和普通瀝青砼路面進(jìn)行分析，從防滲水和路面的防腐以及路面化學(xué)性能隨時(shí)間的變化進(jìn)行對比。6、認(rèn)識理論試驗(yàn)改性瀝青路面和實(shí)際施工工藝的關(guān)系改性瀝青路面試驗(yàn)在一定溫度、時(shí)間通過模擬得出的值，改性瀝青路面和瀝青混凝土路面施工工藝要求差異，一條高速公路一個(gè)投標(biāo)段在20公里左右，拌和場在10公里以上、改性路面要求攤鋪溫度，不低于1400C但是實(shí)際施工過程中，出料溫度太高，造成才老化，很難掌握在1400C以上。四、高速公路路面選用改性瀝青的方法通過以上的分析可以清楚的看出，影響道路性能的因素是多樣的，瀝青材料作為混后料的重要組成部分，其性能的好壞對混合料性能的影響是重要因素之一，通過改性瀝青改善瀝青混合

14、料的路用性能是有效的途徑，但不是惟一的因素。因此，在選擇改性瀝青時(shí)，要結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，綜合考慮以下幾個(gè)方面。1、綜合性的分析。對改性瀝青的作用，我們持肯定的態(tài)度，但必須正確認(rèn)識瀝青和改性瀝青在路面使用壽命中的作用，必須采取綜合措施來提高路面的性能和使用壽命，而不能把改性瀝青當(dāng)作保治百病的靈丹妙藥。2、必要性的決策。具體到某一工程，要進(jìn)行認(rèn)真的分析，這種道路到底需不需要改用性瀝青，例如，許多道路交通量不大的一般的道路，用普通瀝青同樣滿足要求。3、適應(yīng)性的選擇。在選用改性瀝青時(shí)，一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候環(huán)境，充分考慮交通量的需求，認(rèn)真分析出影響道路性能的主要矛盾和次要矛盾，正確地選擇應(yīng)用改性瀝青