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浅析市政道路路面中PE改性沥青应用

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：刘文

[导读] PE改性沥青的低温抗裂性和抗水损害性能最佳，高温稳定性仅次于湖沥青。综合各方面性能，PE改性沥青具有绝对的优势，更适合应用于市政项目的路面铺筑，本文着重以实际案例分析市政道路路面中PE改性沥青的应用。

北京鑫雅市政建设工程处刘文 100032

摘要：PE改性沥青的低温抗裂性和抗水损害性能最佳，高温稳定性仅次于湖沥青。综合各方面性能，PE改性沥青具有绝对的优势，更适合应用于市政项目的路面铺筑，本文着重以实际案例分析市政道路路面中PE改性沥青的应用。
关键词：市政道路；PE改性沥青；路面
        1.引言
        随着道路交通量的加大及车辆重载超载频发，原有的道路路面不断出现车辙、水损害等病害，这样对于路面的使用质量和耐久性提出了更高的挑战[]。沥青或沥青混合料具有良好的性能是保证沥青路面长久耐用的前提，为了提高沥青及混合料的使用质量，通常是向沥青中加入一些高分子聚合物改性剂或者是在混合料中加入添加剂，以获得良好的性能质量。沥青改性技术源于上世纪的欧美国家，到目前已经发展了很多种改性沥青，但是能够普遍应用于路面建设的改性沥青种类较少。常用的沥青改性剂可分为人工合成和天然改性剂，如人工复合而成的抗车辙剂、增强剂，以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、丁苯橡胶（SBR）和聚乙烯（PE）等聚合物改性剂均属于人工合成类改性剂，而天然改性剂主要有岩沥青和湖沥青等。
        结合市政道路项目，对市政道路的路面材料选择展开研究。考虑该路段会有重载车辆通行需求，且根据当地夏季温度高、冬季温度低的气候特点，路面需具备良好的高低温性能，路面沥青材料选择高粘弹成分，并具有抗压变形好和弹性恢复性好的改性沥青材料PE改性沥青。
        2.PE改性沥青的特点
        沥青中的聚合物改性剂必须细化到一定程度才能达到改性的目的，而细化成数um的PE不能长时间地热态储存，即使在搅拌储存过程中PE微粒也会聚集结合，迫使PE改性沥青必须随配随用。为解决这个问题，广大科研人员从各个方向都作了研究。PE有HDPE和LDPE，LDPE受大量支链的影响结晶度只有55‰~65%其分子链间作用力相对较小而有利于溶剂的浸入，比HDPE更适合用作沥青改性剂。温度高于70℃时PE可溶解于石蜡，所以有人认为石蜡基原油生产的沥青与PE相容性较好，奥地利RF公司四试验表明PE改性多蜡沥青效果明显。
        通过使PE与沥青之间发生某和化学反应可达到稳定PE的目的，PE在高速剪切，并逐步掺入沥青的过程中会产生断链并与沥青发生化学反应。但经反复试验表明均不能使PE改性沥青的热储存稳定性有所改善。
        3.PE改性沥青在市政公路的实际应用
        3.1PE改性沥青施工工艺
        PE改性沥青施工工艺主要从施工准备、拌合混合料、摊铺沥青混合料及碾压沥青混合料四个方面来开展。
        （1）在施工准备环节
        要提前清扫已经通过检验合格的工作面，如有需要，还可以使用高压枪进行冲洗，路面干燥以后，在进行粘层油的喷洒工作。在拌合混合料之前，要检验沥青的温度及离析情况，检验合格以后，方可进行其他方面的正常施工。
       （2）拌合混合料环节
        根据PE改性沥青具有较大粘度的特点，需要在施工的环节中提高施工的温度。通常情况下，拌合沥青料比较适宜的温度为170+/-5℃，他的最高温度一般不能超过185℃。另外，集料必须保持干燥，在施工过程中，通常会采用三种方式来消除粗细集料中的水分，一是利用增高集料的加热温度；二是延长加热的时间；三室增加干拌的时间长度，通过这三种方式的采用可以有效的去除集料中的水分。如果沥青混料拌合以后，还存在着较多的水分，这会造成沥青料在碾压以后，出现泛油的情况，不容易压实，从而严重影响到沥青路面的使用质量与寿命。
        （3）摊铺沥青混合料的环节
        PE改性沥青材料较强的粘附力及较大的年粘度，它与常规的热拌沥青很混合料具有很大的不同，这就需要在摊铺沥青混合料时，要用履带式的摊铺机对沥青混合料进行摊铺，确保摊铺的宽度在适当的范围之内。在沥青混合料摊铺之前，需要充分预热摊铺机的熨平板，严格根据松铺厚度的标准，采用木板垫好熨平板，宝恒摊铺的厚度处于适当的范围。通常情况下，松铺的标准系数为1.15-1.25之间，摊铺的速度基本控制在3-4mm之间。

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        在沥青混合料摊铺施工之前，要做好两个方面的工作，一是沥青混合料的保温措施，二是沥青混合料的运输计划，由此，可以保证整个摊铺过程的均匀与连续。
        （4）碾压沥青混合料环节
        这个环节需要注意在碾压沥青混合料时，不要利用轮胎式压路机对表面层进行碾压，由于PE改性沥青材料在粘附力与粘度方面的特点，轮胎式压路机的采用会吸到混合料中的沥青，造成路面的粗糙度降低，不利于路面抗滑功能的保持与增加。
        3.2实例分析
        PE改性沥青在聚合物改性技术的发展之初就已经被广泛的应用于实际工程中，如奥地利的 NO-VOPHALT 技术，我国也于20 世纪90 年代初引进了该项技术，在实体工程中有所应用。就陕西某高速公路来说，其在2017年施工建造时就采用的是PE改性沥青。PE改性剂具有很好的柔韧性，制备的改性沥青具有高温性能强、耐久性好的特点，其主要选择的是乌鲁木齐某公司生产的 PE改性剂，外观为黑色柱形颗粒，密度为 0.908g/cm3，在 110℃时呈熔融状态，其掺量为 8%。
        该公路这次应用的PE型改性沥青与普通沥青混凝土相比，其温度工艺条件大不相同。混合料加温时采用了 170～180℃的温度拌和，采用 AC-20 型改性沥青混合料，油石比为 4. 4%，热料仓比例：11～22mm∶ 6～11mm∶ 0 ～3mm∶ 矿粉 31%∶22% ∶12% ∶ 5%，沥青为山东中海70#。轮压成型温度为160～165℃，摊铺温度不小于 140℃ ( 若温度小于 140℃ 易产生推移现象) ，摊铺速度为 1. 5m/min。拌和和摊铺都有计算机控制，可以准确地按设计温度、级配、拌和质量和摊铺质量进行。用可模拟车轮行走并产生变形的车辙试验来对比评价两种不同改性沥青混合料的高温稳定性，室内成型长与宽均为300mm、高 50mm 的车辙板，试验温度选择 60℃ ，结果显示，60℃温度条件下两种改性沥青混合料对应的车辙深度大小为PE改性沥青>普通沥青，说明PE 改性沥青混合料的高温抗变形能力较好，相对于普通沥青，PE 改性沥青的动稳定度提高了25%。，说明PE改性沥青的高温稳定性也有一定的提升；对PE沥青的低温性能来说，主要采用低温小梁弯曲试验对制备的沥青混合料棱柱体试件( 250mm × 35mm × 30mm) 进行加载，并通过试验得到的最大荷载和跨中挠度换算为抗拉强度、弯拉应变和劲度模量等指标，从而评价沥青混合料在低温-10℃条件下的低温性能，实验结果表明，从抗拉强度指标看，PE改性沥青混合料强度大于普通沥青，说明PE 改性沥青与矿料的粘结力更强；同时，采用采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验表征改性沥青混合料的水稳定性，实验结果表明相比普通沥青，PE 改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高了分别提高了3.6% 和 4.9%，其满足行业对于高速公路沥青混合料配合比用PE型掺量的技术要求。
分析上述实际案例，本文认为PE沥青施工时，应注意如下事项：
        （1）路面施工温度≮10℃，混合料摊铺温度≮5℃ ，避开风天施工。
        （2）试验证明混合料运到现场的温度不小于160℃ ，摊铺温度不小于 140℃. 否则易出现推裂。
        （3）碾压初压温度不小于 150℃。具体在施工时，应根据原料的差异和各方面环境的不同对施工工艺进行适当微调，以求达到最优性能。
        （4）为保证上料安全、准确，须在选定的标准位置 ( 拌料仓侧面) 焊接投料口，和投料管连接。同时，必须保证料的干燥，潮湿的料会粘附并堵塞投料管道，并影响计量。
        4结论
        综上所述，推广与应用优质的沥青——改性沥青是我国公路建设科学、健康发展的迫切需要，尤其是PE改性沥青，其用途及市场应用前景将会十分广阔。而PE改性沥青与普通沥青相比，在各种性能上都较为优良，所以将其应用在市政道路上是必然趋势，而PE改性沥青材料作为技术性较强的一项工艺，施工过程中的各项操作均会影响到路面施工的质量。因此，要全面加强操作人员与操作流程的规范性，确保施工工艺和质量的控制符台基本的设计标准。
参考文献
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[2]肖鹏, 张维嘉, 陆垚锋,等. 一种抗车辙沥青路面结构及其制备方法:, CN108589462A[P]. 2018.
[3]孙志云. 改性沥青路面研究[J]. 建材发展导向, 2017, 15(011):148-148.