高粘度改性沥青的应用前景1

高粘度改性沥青的应用前景

浙江兰亭高科杨林江汤薇

杭州湾跨海大桥是目前世界第一长桥，工程举世瞩目。其建设质量各方关注，上下重视。桥面铺装直接承受车辆的行驶，是整座桥梁建设目的的最终归宿，铺设质量的好坏，一定程度上决定着整个工程的成败，是大桥建设中一个非常重要的环节。

杭州湾跨海大桥地处我国东部沿海，气候湿润、多雨，极端最高气温39.1℃，极端最低气温-10.6℃.海洋上日照时间长，紫外线辐射强烈；海洋上风大、浪高，海风中富含氯离子，对桥面铺装有一定的侵蚀作用。预测交通量大，设计年限15年内每车道的交通量为146×106轴次，相当于一般高速公路的5～6倍。桥面铺装的基层是水泥混凝土，一柔一刚，外力作用下应力与变形不连续；桥梁挎度大，震动剧烈；铺装层完全暴露于空气中，直接受气候条件的影响，夏季温度更高，冬季温度更低且聚降速度更快，所有这些条件都对桥面铺装层的材料比普通路面提出了更为苛刻的要求。杭州湾跨海大桥全长36公里，架设于海洋之中，桥面铺装层的日常养护维修困难，故而特别希望保持长久的优良使用性能，要求铺装的沥青混合料具有特别优良的抗车辙、抗水害和抗裂能力。

影响沥青铺装层品质的因素较多，但沥青的性质是个重点。杭州湾大桥工程经翻复的试验，审慎的比较，选用了本公司国内独家研发成功的高粘度改性沥青，取得了人见人赞的应用效果。

本文就高粘度改性沥青的性状及其使用的适应性作一个简单的介

绍。所有相关的技术要求和实测数据均引自杭州湾跨海大桥桥面铺装体系研究报告。

1、高粘度改性沥青的技术特征

1.1 高粘度改性沥青技术性能见表1

由表1可见，高粘度改性沥青的最大特点是60℃粘度上万Pa.s。沥青的粘度实质是沥青内部分子间阻止相对位移的能力的度量，粘度大的沥青，分子之间不易发生位移，沥青就不易变形，也就是沥青具有较大的劲度。预示了沥青作为粘结料把松散的集料粘结成整体后，在外力作用下，集料之间不易产生位移，具有较大的强度和抗剪切流动变形能力。沥青的粘结随温度的升高而降低，盛夏季节沥青路面在车辆荷载作用下，容易发生永久变形，形成车辙、推挤，致使道路的使用性能锐减，对交通安全引起威胁。许多地区夏季沥青路面的最高温度往往会达到或超过60℃，这是造成路面变形的危险温度，因此，沥青的抗高温变形能力可以用60℃粘度来表征。

从表1中可以看到：这种改性沥青不仅是60℃粘度高、软化点高，抗高温、重载的能力强，同时5℃延度也大，表明这种结合料同时具有优良的低温柔软性，用以抵御低温缩裂和弯曲形变疲劳裂缝的产生。

沥青与集料的粘附力主要由范德华力，离子作用力和机械结合力（高温沥青渗入矿料表面微孔冷却后形成）等构成，沥青的高粘度强化了机械结合力，因此提高了对于集料的粘结能力，提升了沥青抗水害的性能。

从表1中可以看出，虽然这种沥青的60℃粘度很高，但135℃的运

动粘度仍在3Pa.s以下，表明仍有良好的和易性和施工碾压性能。

高粘度改性沥青的弹性恢复达89%，老化后5℃延度还有25cm，证明抗疲劳和抗老化能力都很优良。上述分析说明，这种高性能的沥青结合料，各项路用品质上乘，兼具良好的施工性。

1.2 高粘度沥青混合料的主要技术性能

鉴于高粘度改性沥青优良的技术性能，其混合料的品质也相应提升。在杭州湾跨海大桥铺装体系研究中，表面层SNA13沥青混合料的主要性能指标和试验实测值分别为：

（1）车辙试验动稳定度DS：（试验条件：60℃，0.7Mpa）

桥面铺装设计要求：≥3500次/mm；试验实测6533次/mm 证明该混合料具有优良的抗高温剪切变形能力

（2）浸水马歇尔试验：

马歇尔稳定度11.21KN，浸水马歇尔稳定度10.27KN，

残留稳定度MSO 91.6%（P135），设计要求残留稳定度≥85%。

可见混合料具有良好的水稳定性。所用集料为玄武岩，未外加水稳剂，证明高粘度有效地提高了沥青的粘结力。

（3）低温抗裂性检验：

-10℃的小梁弯曲试验结果为：

抗弯拉强度8.93Mpa，破坏应变3685.5με，破坏劲度模量2424Mpa。

设计要求破坏应变≥2500με。表明混合料具有良好的低温抗裂性。

沥青路面病害的现象众多，外因是自然条件和交通条件，人为因素有设计的、材料的、施工的。就材料而言，沥青的性质优劣起着主要的

作用。防止或延缓路面产生病害，对于沥青的要求主要是抗高温变形、抗低温脆裂、抗水害松散能力，兼具优良的耐老化、抗疲劳性能。只有全面地改善这些性能，才能保证沥青路面良好的使用性能并保持较长的使用寿命。然而事实上沥青的组份复杂、性能多变，即使通过一些改良措施，往往会留下某些方面的欠缺，为早期病害的发生留下隐患。高粘度改性沥青在突出提升抗高温流变能力的同时，全面提高了各项技术性能。杭州湾跨海大桥铺装层的质量印证了高粘度技术性能全面优良的技术特征。

2、高粘度改性沥青在高等级路面中应用的适应性。

随着社会的技术进步，道路的建设质量日益提高，但同时交通条件也在变化中：交通量的增大，重载车的增多，车速的提高等，均从不同角度加速了沥青路面早期病害的发生。

2.1 沥青路面常见的损坏类型

沥青路面常见的损坏分为裂缝、变形、松散和其他损坏四类。

2.1.1 裂缝类

沥青路面的裂缝可分为纵向裂、横向裂缝、龟裂和块裂。

（1）纵向裂缝：平行于道路中心线。通常认为，路基的不均匀沉降、不良的施工搭接或过大的荷载是纵向裂缝的主要原因。

（2）横向裂缝：垂直于道路中心线。主要成因是温度变化，反射裂缝和施工接缝。半刚性基层的沥青路面，大部分因反射而裂缝。

（3）龟裂：鬼纹状的裂缝常拌有沉陷和唧浆现象。龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳损坏。

（4）块裂：一种近似矩形裂块的交错裂缝，是纵向裂缝、横向裂缝逐渐加密的结果。

2.1.2 变形类

主要现象是沉陷、车辙和推挤

（1）沉陷：指路面的局部凹陷。由基层或路基的局部压实度不足所造成。

（2）车辙：在轮迹带上出现的狭长形凹槽。

两侧没有隆起的是结构性车辙，或由于路面压实度不足通车后继续压密造成的车辙；两侧出现隆起现象的流动性车辙。

（3）推挤：交叉路口、匝道进出口等处，因经常刹车或启东，使路面承受很大的水平剪力，产生搓板状的推挤变形。

2.1.3 松散

松散是一种水损害。沥青在水的作用下逐渐丧失了与矿料的粘结力，从矿料表面脱落。失去了沥青的粘结，就造成了矿料的松散。

松散现象有两类：

（1）传统的松散病害由路表发生，路表矿料松散后在车辆作用下散失，形成坑槽。雨天，坑槽会迅速扩大并深化。

（2）内部松散：这是一种新的松散现象，发生于中、下面层。这种现象广泛地存在于高速路上。由于路面的空隙率较大，水在高速车辆动水压力作用下，把中下面层混合料的沥青从矿料表面剥离，使矿粉松散，严重时也发展成为坑洞。

2.1.4 其他损害类：如泛油、磨光等。