公路改性沥青路面施工技术规范jtj036－98条文说明

公路改性沥青路面施工技术规范jtj036－98条文说明内容摘要：

硬，高温性能越好，相反低温性能降低。 SBS 改性沥青的最大特点是高温、低温性能都好，且有良好的弹性恢复性能，所以采用软化点、 5℃低温延度、回弹率作为主要指标；离析是一个量化的控制指标。 SBS 改性沥青适用于各种气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的高、低温情况及主要目的选择相适宜的标号。 SBR 改性沥青的最大特点是低温性能得到改善，所以以 5℃ 低温延度作为主 要指标。 另外粘韧性试验对评价 SBR 改性沥青特别有价值，也列 人标准中。 SBR改性沥青主要适用于寒冷气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的低温情况及主要目的选择相适宜的标号。 EVA 及 PE 改性沥青，其最大特点是高温性能明显改善，故以软化点作为主要指标；离析是～个量化的控制指标。 由于 PE 不溶于三氯乙烯，对此类改性沥青，溶解度也不要求。 EVA 及 PE 改性沥青，主要适用于炎热气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的高温情况及主要目的选择相适宜的标号。 4 关于改性沥青的路用性能 参考各国的改性沥青技术指标、标准及相应的试验方法，根据我国有关改性沥青的研 究成果，考虑到我国大多数公路部门目前的技术水平及今后的发展，本规范主要考虑了结合料有限的几种性质，包括感温性、低温开裂、疲劳开裂、永久变形、老化、均匀性、纯度、安全、工作度（施工性）等，并用不同的指标来反映这些路用性能。 (1）感温性 对聚合物改性沥青的感温性采用三个不同温度的针人度求取针人度指数来表示。 国外的研究表明，低温针入度与疲劳开裂也有关。 因此，感温性的要求也可帮助限制疲劳裂缝。 （ 2）低温开裂及疲劳开裂 对聚合物改性沥青的低温开裂性能， SBS 和 SBR 用低温延度来表示。 对 EVA改性沥青来说，低温延度往往不能得出满意的结果，延度指标是不适用的。 SBR改性沥青对提高低温延度最有效，但经老化后延度降低较多，所以本规范不仅规定了原样改性沥青的延度，还规定了 RTFOT 后残留物的延度。 此外，聚合物改性沥青的抗低温开裂性能还可以用不同温度的针入度求出的当量脆点来表示。 测力延度及其试验方法是另一个有价值的技术指标与试验方法，但考虑到我国目前的实际情况和技术发展水平，本规范未作规定。 若建设单位或使用者有要求或认为必要时，可参照美国 AASHTOT 3O0“ Force Ductility Test of Bituminous Materials”方法进行测定。 （ 3）永久变形 仅从结合料这个角度来考虑，若要提高路面的抗永久变形能力，则要求在高温条件下得到高的结合料劲庭模量，或者增加其弹性。 这个性质对 SBS 和 EVA是用环球法软化点来规定，对 SBS 还要求进行弹性恢复试验；对 SBR 的高温性能是通过粘韧性规定的。 国内外的经验证明，对大多数聚合物改性沥青来说，这些方法是适宜的。 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的“沥青粘韧性试验”方法，建议采用 X－ Y 记录仪来记录荷重变形曲线，然后用求积仪、数记录纸方格或质量比例法来测量记录曲线所包围的面积。 目前，计算机的应用已很普及，采用计算机来记录荷重变形曲线并不困难，用数值积分法来处理数据也可以获得比上述方法更高的精度及更快的速度。 （ 4）老化 所有材料都要求在人工老化条件后仍保留有较小的稠度指标的变化率，本规范规定采用旋转薄膜加热试验（ RTFOT）制备老化沥青结合料。 这是因为采用现场生产、现场使用的改性沥青，在制作后必须一直保持搅拌状态，直至使用，一旦停止搅拌，改性沥青就不可避免地会产生离析， 所以在标准中要求对工厂生产 的产品要进行离析试验。 与 RTFOT 相比，在薄膜加热试验（ TFOT）中 , 盛样皿虽然随转盘转动，但盛样皿中的结合料基本上仍是静置的，不能保持搅拌状态，试样容易离析而使表面“结皮”，这将妨碍老化的进行。 如果采用 RTFOT，使其在试验过程中，始终保持旋转和搅拌的状态，将比较接近老化的实际情况。 虽然RTFOT 也并不是理想的沥青结合料的仿真的老化方法，它不能反映沥青路面使用期的老化问题，但是象压力老化容器（ PAV）这样的试验方法，在我国显然还不可能普遍采用。 （ 5）均匀性 聚合物改性沥青通常是由聚合物和沥青结合料液相组成的多相混合系统。 对许多这样的多相系统来说，基质沥青与产生改性效果的聚合物之间总有一定程度的非兼容性。 如果不相容性过于严重，以致影响贮存和操作使用，那就会使改性失败。 因此，对不是在现场制作后马上使用的聚合物改性沥青，都要求进行离析试验，以限制离析，或者规定薄膜加热试验后的延度。 然而对一种材料适用，的离析试验对另一些材料可能就不合适，例如，对于 SBS 改性沥青建议采用专用的离析试验方法，通过测定上、下层软化点之差来定量反映改性沥青的离析程度。 瑞典的一项研究结 果表明，当 SBS 改性沥青中 SBS 含量达到 6％，在进行离析试验时，由于试样表面变硬，上、下层软化点之差竟高达 3O℃以上，这个试验结果是难于真实反映 SBS 改性沥青的离析程度的，故要求 SBS 改性沥青必须进行不间断的搅拌或泵送循环，而不是采取进行离析试验的方法来控制质量。 对于 EVA改性沥青的离析情况则是采用定性分析方法，通过观察结皮、析出颗粒附在壁上的程度来描述改性沥青的离析情况。 SBR 改性沥青不适用这些方法，并不意味着SBR 改性沥青没有不相容性的问题，只是现在尚没有建立评价这种材料的不相容性的测定方法。 （ 6）安全 聚合物改性沥青的安全要求是由克利夫兰杯闪点最低要求规定的，要求现场所使用的结合料闪点温度不低于规定的低限值。 （ 7）纯度 SBS 与 SBR 改性沥青规定了原样聚合物改性沥青的最低溶解度要求。 执行此项标准必须保证结合料不被矿质材料或矿粉污染。 此要求不适用于 PE 改性沥青或掺有 PE 的复合型聚合物改性沥青，因为目前道路工程上常规使用的三氯乙烯溶剂不能溶解 PE 等改性剂。 （ 8）施工性能 用改性沥青铺筑沥青混凝土路面，除了施工温度外尚未发现在建设过程的每一个步骤有任何特 殊的要求。 然而因为许多改性沥青在高温时有较高的粘度，故在国外的改性沥青标准中，通常都对改性沥青设置高温粘度的界限，这个极限是根据材料的泵送性规定的。 例如在美国 AASHTO 的标准中，为使目前常规使用的沥青泵能有效地操作，要求 135℃粘度最高不超过 2020cs。 美国 SHRP 开发了沥青胶结料性能等级规范， AASHTO 在纳入暂行标准 MP193“ Specification for Performance Graded Asphalt Binder”中时规定，采用 ASTM D 4402 方法，在135℃试验温度下用 Brookfield 旋转粘度计测定的粘度不超过。 该项的注释又规定：“如果沥青供应商能保证沥青在符合安全条件的温度下能容易泵送和拌和，主管部门可以不要求这个指标”。 本规范采用了这一规定。 目前在我国，采用 Brookfield 旋转粘度计测定结合料的 135℃粘度，虽然已具备了一定的条件，但由于粘度测定仪器主要还依赖于进口，粘度试验本身也较难掌握，而国内 开展这方面的研究还比较少，因此在表注中也补充规定了可以不测定 135℃粘度的条件。 改性沥青的 60℃粘度是一个非常重要的指标，它特别能说明改性沥青 在高温稳定性方面的改善效果。 但是，随改性剂剂量的增加，粘度增高很大，测定方法上有困难。 尽管 SHRP 研究主张采用工程上常用的 Brookfield 型旋转粘度计测定，但作为标准试验方法， ASTM 仍然规定采用毛细管粘度计，由于粘度大，毛细管的型号要求不同，要粗得多（常用 400 号）。 再加上我国尚缺乏这方面的测定数据，标准要求的值的提出有一定困难，所以在本规范的改性沥青技术要求中，暂时不作为一个要求指标列入，仅在注中说明。 5 关于改性沥青技术要求的使用问题 对于一个具体工程，一般可参照如下步骤确定改性沥青的使用： （ 1）根据当地的气候条件和交通条件，选择适当的基质沥青。 主要希望提高高温性能的路段，基质沥青的标号宜为当地同类公路使用的沥青标号。 主要希望提高低温性能的路段，基质沥青的标号宜为针入度大一个等级（软一些）的沥青。 （ 2）根据改性目的和经济条件，在改性剂的合理使用范围内，选择一个初试剂量。 各类改性沥青的合理剂量，除特殊情况外，宜在下列范围内选择： 对 SBS 改性沥青， SBS 的剂量宜为 3％～ 6％，通常采用 3％～ 4％，要求高时采用 5％～ 6％； 对 SBR 改性沥青， SBR 的剂量宜为 3％～ 5％，通常采用 3％～ 4％，要求高时采用 5％； 对 EVA 或 PE 改性沥青， EVA 或 PE 的剂量宜为 4％～ 6％，通常采用 4％～ 5％，要求高时采用 6％。 (3)按照改性沥青的加工工艺，采用适宜的方法制作改性沥青样品，分别测定改性沥青的 15℃、 25℃、 3O℃针人度，计算针人度指数 PI，再根据改性沥青25℃针人度确定属于哪一个等级。 例如针入度 88 的基质沥青采用 4％的 SBS 改性后，针入度为 66，则属于 I－ C 级。 （ 4）按照各类改性沥青的关键性 技术指标，试验各项性质，对照表 的指标，评定其是否合格。 例如上例的 SBS 改性沥青，试验软化点、低温延度、回弹率进行评定。 （ 5）如果达不到要求的指标，或指标过高，可以适当调整改性剂剂量，以符合标准的要求。 也可以一开始就试验几个不同剂量的改性沥青，从中选择一个适宜的剂量。 （ 6）试验技术要求规定的其他指标，检验是否合乎全部技术要求。 需要注意的是，对某一项指标，例如软化点、延度，对同一类改性剂来说，指标的高低有很大价值，可通过改性前后指标的变化评价改性效果。 但对不同类型的改性剂，互相之间进 行比较时，可比性要小一些，不能完全根据该指标的高低就判断改性效果的好坏，还要根据改性沥青混合料的指标进行综合评定，才能下结论。 5． 3 改性沥青制备 5． 3． 2 本规范所称搅拌法是指采用简单的搅拌机械来生产改性沥青的方法，这种方法具有简单、容易操作、成本低的特点，但制备改性沥青一般需要较长的时间才能完成，操作不当容易造成沥青和改性剂过热老化，且改性剂在沥青中也不易均匀。 对于橡胶类改性剂，在与沥青用机械拌和之前，可先利用开炼机对橡胶类改性剂进行塑炼，降低其分子量和粘流温度，使之与沥青的分子量尽 可能接近，然后将已拉成片的橡胶类改性剂在切粒机上切粒，最后把经塑炼。 切粒后的橡胶类改性剂放入搅拌机中与沥青进行混合搅拌，使橡胶与沥青能够较好地混溶。 5. 3. 3 本规范把采用较复杂的机械设备对高分子聚合物与沥青进行高速剪切、研磨、热融混合的方法称为混融法，生产设备主要包括胶体磨、高速剪切设备、高速研磨机或混炼机等。 这种方法的原理是利用机械的强力剪切作用使聚合物改性剂均匀分散在基质沥青中。 改性剂与沥青混融的遍数，或高速剪切设备的转速、时间等参数，应根据设备性能和加工质量要求由试验确定。 对于 PE 等热塑性树脂类改性剂和 SBS 等热塑性橡胶类改性剂，采用胶体磨进行改性沥青的生产是一种先进的，值得推广的方法。 改性剂和基质沥青在反复通过胶体磨的微小间隙时混融，可以获得均质的改性沥青，目前国内已有移动式生产设备，适合于现场使用。 5． 3． 4 当前国内、外用于公路改性沥青路面的胶乳以丁苯橡胶（ SBR）为主，SBR 胶乳产品外观为白色乳状，其价格与胶乳中固体物的总含量有关。 目前，有的厂家生产的胶乳中固体物的含量已可达到 50％。 一般来说，胶乳在 0～ 30℃温度条件下存放期为半年，但必须注意在存放期间，胶乳不应产生离析 、硬化。 合成胶乳在进行质量检验时，可采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ JTJ 052）中的“改性沥青用合成橡胶乳液试验法”测定合成胶乳的 pH 值、粘度和总固物含量。 用 SBR胶乳改性沥青制备马歇尔试件的脱模温度应比一般沥青高 10℃左右。 SBR 胶乳用于沥青改性可以有两种方法： 1 根据要求的 SBR 胶乳总固物的含量，按比例缓慢地向热沥青中加入 SBR胶乳，掺加 SBR 胶乳的速度以不产生“溢锅”现象为宜； SBR 胶乳加完后，应继续保温搅拌。 这种方法是预先将胶乳与基质沥青混合制 备成改性沥青，然后再生产改性沥青混合料，因此可称为“预混法”。 2 在拌和机热拌沥青混合料时，通过管道把基质沥青与 SBR 胶乳同时直接喷洒在热集料中，再拌和均匀。 这是直接用胶乳生产改性沥青混合料的一种生产方法，因此也可称为“直混法”。 采用直混法生产改性沥青混合料时，应根据拌和机的生产能力确定相应的 SBR 胶乳供给系统的泵送能力，输送泵应保持适当的工作压力。 5． 3． 5 所谓母体法是指首先采用一种适宜的加工工艺和方法制备高改性剂含量的改性沥青母体，然后再通过这种母体掺配成要求改性剂含量的改性沥青的方法 ，所以也称为二次掺配法。 采用溶剂法制备丁苯橡胶（ SBR。