宁夏交通建设股份有限公司 宁夏银川 750001
摘要:随着各等级公路的不断完善和人发展，对道路工程进行进行超薄层预防性养护已成为新型的、比较重要的养护方式。本文基于SMC常温改性沥青超薄层预防性养护施工的实际，对超薄层预防性道路养护技术进行综合性的探析。
关键词: 常温改性沥青；超薄层；预防性养护施工技术；
随着交通负载量的增大，沥青易老化，常伴有泛油、车辙及低温冻裂等病害产生，超薄层预防性道路养护技术，已成为现代道路交通预防性养护的发展的重要方向。SMC常温改性沥青的使用，从根本上改善了沥青固有的缺陷，实现了对沥青混凝土混合料各方面性能的大大提高，为实现超薄层预防性道路养护技术的实施提供着技术支持和物质保障。
一、SMC常温改性沥青的特性
SMC常温沥青改性剂，是一种常温改性沥青，它是利用废旧塑料、废旧轮胎等废旧橡胶品中生产出的一种甲基苯乙烯类嵌段物高聚物弹性体共聚物( Styreneic Methyl Copolymers)，简称SMC，它兼具橡胶和热塑性树脂的技术特点。在常温下，苯乙烯嵌段共聚物形成的弹性体类聚合物显示橡胶的高弹塑特性。
研究发现，SMC聚合物与沥青在热状态下相容后，可以均匀分散在基质沥青的连续相中。
在90℃～110℃适宜温度下，将SMC常温沥青改性溶剂和普通基质沥青按7%～11%的比例搅拌使它们均匀熔融或分散在沥青中并和沥青形成更好的液态混合物即为SMC改性沥青。
SMC常温沥青剂，对促进沥青混凝土变形自恢复性和裂缝自愈合，对沥青的高、低温指标以及混合料的各项指标均有很好的改性效果，目前已成为先进的道路沥青改性剂。
SMC常温沥青改性剂有SMC-A、SMC-B和SMC-C三种型号，分别适用于寒区、温区和热区。
二、SMC常温改性沥青混凝土的优越性能
普通的沥青性能已无法满足路面使用要求，在道路长期使用中，各种病害相继出现。
SMC常温沥青改性剂的使用能从根本上改变沥青固有的缺陷。当SMC沥青改性剂聚合物含量达到一定浓度后对于提高沥青的软化点、针入度指数等常规性能更明显、可以明显提高沥青的马歇尔稳定度，具有良好的耐温性。在低温下具有弹性、在高温下具有塑性，而且高温稳定性更强、温度敏感性更低。在路面使用温度下为固态，极易形成具有高度伸缩性和极好弹性的高聚物，产生高拉伸强度和高温下的抗拉伸能力，从而使改性沥青具有很好的使用性能。SMC常温改性沥青混合料，就是在沥青混凝土中加入SMC沥青改性剂，极大程度的改善沥青的特性、改善或提高沥青混合料的路用性能。
SMC改性沥青在较低温度下就可以与各种粗、细集料拌合，而且分散均匀，并保持一段时间的相对稳定性。这样，常温下，就可以利用SMC沥青改性剂做原材料，与基质沥青、机制砂、碎石等按四阶段试验确定配合比，将其和沥青混凝土经加热充分拌和即得到SMC常温改性沥青混合料。
因此，SMC常温沥青改性沥青混合料，它很大程度上促进了沥青混凝土在低温下具有良好的弹性和塑形、高温下有足够的强度和稳定度、加工和使用中增强抗老化能力、多种矿物和结构表面有较强的粘附力以及对构件变形的适应性和耐疲劳性等性能，还大大提高道路使用其它性能。
也就是说，SMC常温沥青改性聚合物添加到普通沥青中，在常温下加工成具有低温弹性、高温塑性的良好弹塑性混合物，不仅可以明显改善沥青混合料的抗疲劳和老化性能，而且增强其高温稳定性和低温抗开裂性能，降低温度敏感性，能改善沥青混合料施工和易性和路用性能，从而延长路面的使用寿命。
沥青路面工程使用SMC沥青改性剂制成SMC常温改性沥青混凝土，做为现代交通的路面材料可低温拌和加工、常温摊铺及压实，使得道路沥青混凝土施工产品及混合料从加工和使用具有低碳、节能、环保，即铺即通少修补，造价低、适应性强，延长路面使用寿命、施工方便，延长每年的施工季节等显著特点。同时，SMC常温改性沥青混凝土符合交通部JTGF40-2004规范要求，可广泛用于各种道路路面的铺筑、修补，进行道路预防性养护。此技术的应用将彻底改变以往沥青混凝土只能热拌热铺的繁琐工艺和季节受限制的历史，已被列入《中国道路产品企业施工规范》和交通部指定合作推广产品中。
SMC常温改性沥青混凝土的研制和应用是利国、利民、利于地球环境保护的三益事业，有巨大的意义。
三、SMC常温改性沥青混凝土在超薄层预防性养护施工技术上应用的研究
SMC常温改性沥青的低温抗裂性能好，粘结力强，能有效提高道路使用寿命。更重要的，SMC常温改性沥青混凝土薄层罩面厚度可以达到1～1.5的超薄层次，大大降低养护成本。同时，SMC常温改性沥青混凝土超薄层罩面与传统的养护工艺相比，具有节能减排、施工成本低、路用性能良好、施工影响交通小等优点。SMC常温改性薄层沥青混凝土更具有较高的抗耐磨力和排水能力，可以降低行车水雾，提高行车舒适性。
因此，SMC常温改性沥青混凝土在超薄层预防性养护施工技术上得到了广发的应用。
路面预防性养护，就是要求在路面没有发生结构性破坏破坏，存在表面功能性病害，如开裂（横裂、纵裂、网裂）、麻面、轻微车辙（深度2cm以下）、构造深度或抗滑系数不足、渗水系数超出设计要求等功能性缺陷的情况下，而采取的有针对性的养护。它虽不能提高路面结构的机能，但可以有效地延迟路面的使用寿命，从而推迟昂贵的大修和重建费用。
这样，SMC常温改性沥青混凝土预防性养护将成为路面预防性养护常用的工艺。
SMC常温改性沥青混凝土预防性养护施工工艺主要有预修补、雾封层3、微表处、碎石封层、超薄磨耗层、热拌薄层沥青混凝土罩面、铣刨罩面、就地热再生和厂拌热再生等。热拌薄层沥青混凝土罩面是将具有质地均匀、坚硬、无风化、表面干燥、耐磨的原材料，经厂拌形成密实级配型的沥青混合料直接摊铺在路面上，成型后形成厚度约3～4cm的具有抗滑、抗车辙抗磨耗的沥青面层。这层面层能有效的防止下渗水的侵入，提高路面的防水损坏性能；同时，能更有效地降低路面噪音、减少水雾。这层面层也能有效的增加路面的抗滑性能，并在一定范围内校正表面缺陷，提高路面平整度。
SMC常温改性沥青混凝土超薄层罩面施工预防性养护将在工程施工中仍需要通过对热拌薄层罩面的原材料、配合比以及混合料的拌和、运输、摊铺和压实等施工技术进行严格的要求，力求科学化、规范化。
这样，SMC常温改性沥青混凝土超薄层罩面施工预防性养护，将会成为今后防止路面病害发生、防治轻微病害、提高路面通信能力、改善路面服务水平以及延长路面使用寿命的路面预防性养护的重要发展和研究方向。
四、SMC常温改性沥青混凝土超薄层预防性养护施工技术的尝试性应用
在2017年10下旬，我们在S103线 (银麻线)宁夏银川段完成了K33+000～K35+000左幅进行了2公里、宽9.75m、厚1.5cm～2.0cm的SMC改性沥青超薄罩面预防性养护试验路段的铺筑。该路段段为一级公路，路面宽23m、现已服役3年，地处西北地区，气温低，昼夜温差大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆路面主要病害为表面功能性病害，主要表现为裂缝、表面磨光、轻微车辙，路基和基层比较稳定，符合超薄罩面条件。
根据高等公路抗滑性要求采用磨光值较高的红砂岩和石灰岩两种粗集料拌制的沥青混合料分别铺筑于相邻路段各1km，对比在养护周期3~5年内能否满足表面磨耗层服役要求。
（一）SMC改性沥青超薄罩面混合料的各原材料组成设计控制
1、沥青：沥青为SBS改性沥青Ⅰ类，质量及各项指标均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
2、SMC沥青改性剂采用四川省国星高分子树脂有限公司生产的SMC沥青改性剂，目测为褐色粘稠状液体。各项指标均满足要求，SMC沥青改性剂的掺量为沥青质量的10%。
3、SMC改性沥青制取：
按加热保温和搅拌循环法配备了SMC改性沥青的沥青罐，首先将沥青加热到130℃～140℃温度，然后将SMC沥青改性剂按10%的掺量加入沥青罐中进行搅拌，搅拌、循环2～6时间后，使SMC沥青改性剂完全溶融于沥青中，最后保持SMC改性沥青温度在120℃～130℃内储存备用。按规定在100℃以上储存未超过7天。再次使用进行搅拌均匀，确保无离析。
经试验测定，粗集料红砂岩、石灰岩及细集料和矿粉的各项技术指标均满足规范要求。
（二）混合料材料组成设计
试验段混合料材料组成设计严格按超薄罩面的要求，按拟铺筑厚度1.5cm左右、矿料级配选用SMC-13型、矿料级配完全符合标准筛分试验规定，直接选用施工的热料进行了相应试件制作和验证试验。
1、合成计算和试验验证矿料级配为：
红砂岩：11~18mm：6~11mm：4~6mm：0~4mm：矿粉=40:22:5:29:4
石灰岩：11~18mm：6~11mm：4~6mm：0~4mm：矿粉=42:23:6:25:4
经试验验证，选用的红砂岩SMC-13型沥青混合料的生产配合比满足施工生产要求。
2、最佳油石比确定
最佳油石比采用马歇尔击实试验方法确定。以预估的油石比4.6%为中值，以0.4%为间隔，取5个不同的油石比分别成型马歇尔试件。按击实法成型，击实次数为双面100次。严格按照马歇尔试件制作参数为：SBS与SMC复合改性沥青加热温度为120～130℃、矿料加热温度130～140℃、沥青混合料拌和温度130～140℃、试件击实温度120～130℃，SMC沥青改性剂掺量（%）10%，拌和时间为5s，制取了相应的试件。试验确定对应毛体积相对密度、最大理论相对密度、空隙率、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA、稳定度、流值数值等各项指标均符合要求。
3、路用性能验证
将上述材料组成参数制取的试件进行了高温性能抗车辙、浸水马歇尔和冻融劈裂强度比试验验证，按路用沥青混凝土试验检测技术要求分别完成了动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度、弯拉应变等试验检测，除弯拉应变待测外，其它各项检测结果均满足技术要求。
试验确定，红砂岩SMC-13的最佳油石比4.6%，毛体积相对密度2.398；石灰岩的SMC-13最佳油石比4.6%，毛体积相对密度2.412。
（三）主要施工工艺过程及注意事项
SMC改性沥青混合料的拌和工艺流程与普通热拌沥青混合料相同，不同的是拌和工艺参数不同。
1、SBS改性沥青混合料、SMC与SBS复合改性沥青混合料施工温度控制明显不同，湿拌时间不同：
SBS改性沥青混合料的集料加热温度为190～220℃、沥青加热温度为160～165℃、出料温度为170～185℃、弃料温度为195℃、干拌时间5S、湿拌时间40S。
SMC与SBS复合改性沥青混合料的集料加热温度为1125～135℃、沥青加热温度为120～130℃、出料温度为120～140℃、弃料温度为175℃、干拌时间5S、湿拌时间35S。
2、试验路段采用国内沥青路面施工设备常用的福格勒1800履带式摊铺机，根据试验路铺筑情况总结，摊铺温度宜为120~130℃，摊铺速度宜为2.0m/min～3.0m/min，松铺厚度2.0cm~2.5cm，压实厚度1.6cm~2.0cm，松铺系数1.25~1.30；螺旋布料器内料位高度2/3至3/4为宜，摊铺机开工前应提前0.5～1h预热熨平板不低于80℃，熨平板振动模式采用最低档为弱振模式（振幅最小模式）。
3、碾压机具组合
试验路施工时配置了3台30t重胶轮，2台13t双钢轮，1台10t双钢轮，按照初压、复压、终压三个阶段进行。
初压采用1台双钢轮压路机关闭振动功能碾压1遍，速度3km/h，之后应检查平整度、路拱，对有缺陷的部位进行修整；
复压采用2台胶轮压路机碾压6遍~8遍，速度4km/h；
终压采用1台双钢轮压路机碾压1～2遍，至无明显轮迹为止。
4、施工注意事项
（1）禁止开振动模式碾压，避免石料棱角磨损、压碎和破坏集料嵌挤.
（2）SMC改性沥青混合料摊铺、碾压结束后，且路面温度低于55℃后，即可开放交通。
（四）SMC改性沥青混合料质量控制
1、在沥青混合料拌和站取样时，严格按相关要求进行了SMC改性沥青混合料取样的检验频率和质量要求完成了试验取样，并按四分法进行了分样，并完成相应试件的制作。
2、严格按工程质量的控制标淮、检查频度及单点检验评价方法完成了SMC超薄罩面施工过程的质量控制。
（五）技术探讨
1、超薄罩面摊铺过程中容易发生离析、拖痕等现象。
原因分析：集料棱角性较差、针片状颗粒含量高、压碎值偏大；沥青混合料油石比偏少、料温过低；摊铺机振动幅度偏大、频率偏低；摊铺速度快，摊铺厚度薄等。
2、局部路段纵向热接缝平整度和顺直度较差；
超薄施工的特点，必然要求超薄罩面比一般罩面接缝施工要求高，要求施工后的纵向热接缝平整、顺直度良好。但施工后存在纵向热接缝平整度和顺直度较差。
原因分析：纵向热接缝搭接宽度过宽或过窄，人工除料或补料不到位；摊铺机行走方向和速度不当；压路机碾压工序不当；摊铺机梯队作业纵向距离预留过长等。
3、局部存在推移、麻面现象
原因分析：等料时间长，熨平板保温不足，料温流失；夜间施工地表温度过低，料温流失快，以及运距远运料车未采取保温措施；SMC改性剂增加了混合料粘结力，摊铺厚度过薄，温度流失快，摊铺和易性不足等。
4、路面渗水系数超出规范要求
原因分析：混合料空隙率偏大；现场摊铺发生离析；现场压实度不足；摊铺厚度过薄；表面构造深度过大，渗水系数测试时侧漏水量大等。
5、试验段后期路面反射裂缝（严重会导致水毁、唧浆）
原因分析：铣刨深度浅、裂缝较深；未对裂缝进行灌缝或贴缝处理；摊铺厚度过薄，摊铺过程发生离析、轻微拉裂；旧路改建拼宽接缝处不均匀沉降裂缝等。
6、混合料气味比普通混合料重，长时间感觉有臭味。
原因分析：SMC沥青改性剂中有机物(VOC)的苯的挥发，含量不大于0.5mg/g，未超标。
本试验段完成了SMC常温改性沥青混凝土超薄层预防性养护施工技术的尝试性应用，进行了新型材料、新型技术的研究，积累了真是数据，也提供了极好的平台。
[总结语] SMC常温改性剂的使用推动了SMC常温改性沥青超薄层施工技术的发展，使常温下沥青混凝土超薄层罩面施工成为可能，这将促进综合性路面预养护事业的发展。
参考文献：
[1]《SMC系列沥青改性剂，常温改性沥青》；
[2]张芹芹，王铁柱的《沥青改性剂的应用研究进展》；
[3] 《SMC常温改性沥青混合料在工程中的应用研究》（西南交通大学公路工程研究所）。
[4]《SMC常温改性沥青混合料设计与施工指南》。
[5] 刘艳成，保定申成路桥有限责任公司，保定07100《热拌薄层罩面在二级公路预防性养护中的应用》。
论文作者:温红茹
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/26
标签：沥青论文; 常温论文; 改性沥青论文; 薄层论文; 预防性论文; 路面论文; 混凝土论文; 《防护工程》2017年第33期论文;