浅谈改性沥青的性能和应用.doc

1、浅谈改性沥青的性能和应用摘要：改性沥青的优良路用性能已经受到了人们的认可和重视。本文对改性沥青的性能与应用谈一些看法。 关键词：改性沥青，性能，应用 中图分类号：TV442+.1 文献标识码：A 文章编号： Abstract: the excellent modified asphalt road with properties have been recognized by people and attention. In this paper the properties and the application of the modified asphalt some views on.

2、Keywords: modified asphalt, properties, application 随着公路修筑等级的提高及交通量的增大，普通石油沥青的性能已无法满足需要，而采用改性沥青以解决路面抗滑、耐久性及大承载力的问题，改性沥青所带来的优良的路用性能已经受到了人们的认可和重视。本文对改性沥青的性能与应用谈一些看法。 一、改性沥青的涵义与分类 1、改性沥青的涵义 根据公路改性沥青路面施工技术规范 ，所谓改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结合料。为什么要

3、对沥青进行改性呢?主要有两个方面的原因:从沥青的性能来讲，它是一种对度很敏感的材料，随着度的变化其状态和性能都将发生变化。度升高时沥青会变软、变稀，粘结力下降，度下降时会变稠、变硬、变脆，丧失粘结力。这种性能对沥青的使用是很不利的，在夏季或气候炎热的地区，在重载的作用下沥青路面易形成车辙；在冬季或寒冷的地区，沥青路面易出现裂缝。这些问题的出现，不仅使路面的使用状态变坏，而且要大大缩短路面的使用寿。从客观需要看，现代公路交通，特别是高速公路对沥青路面的要求越来越高，现代交通的特点是交通量大、载重量大、行车速度大，所以要求路面承载能力大、耐久性好并具有良好的表面状况。我国的石油大多属于石蜡基，用其

4、提炼加工出来的沥青一般性能较差、标号较低，难以满足上述要求。改性沥青的目的就是要改善沥青的感性，提高软化点，降低脆点，扩大改性沥青混凝土路面高不软、低不裂的度范围，并具有较高的强度，从而大大延长使用寿，获得良好的经济效益和会效益。 2、改性沥青的分类 按照改性剂的不同，改性沥青一般将其分为三类： （1）热塑性橡胶类。即热塑性弹性体，只要是苯乙烯类嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS） 、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS） 、苯乙烯-聚乙烯/丁烯-聚乙烯（SE/BS）等嵌段共聚物，由于它兼具橡胶和树脂两类改性沥青的结构与性质，故也称为橡胶树脂类。属于热塑性橡胶类的还有聚酯弹性体、聚脲烷弹

5、性体、聚乙烯丁基橡胶聚合物、聚烯烃弹性体等等。SBS 由于具有良好的弹性（变形的自恢复性级裂缝的自愈性） ，故已成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂。 （2）橡胶类。如天然橡胶（NR） 、丁苯橡胶（SBR） 、丁二烯橡胶（BR） 、异戊二烯（IR） 、乙丙橡胶（EPDM） 、丙烯腈丁二烯共聚物（ABR） 、异丁烯异戊二烯共聚物（IIR） 、苯乙烯异戊二烯橡胶（SIR）等、还有硅橡胶（SR） 、氟橡胶（FR）等等。其中 SBR 是世界上应用最广泛的改性剂之一，尤其是它乳胶形式的使用越来越广泛。氯丁橡胶（CR）具有极性，常掺入煤沥青中使用，以成为煤沥青的改性剂。按橡胶的形状不同，可以分为板块

6、类橡胶、粉末橡胶、橡胶乳胶、胶浆等。使用时根据橡胶沥青的配制方法的不同而选择某种形态的橡胶制皮。 （3）树脂类。热塑性树脂，如乙烯-乙酸乙烯脂共聚物（EVA） 、聚乙烯（PE） 、无规聚丙烯（APP） 、聚氯乙烯（PVC） 、聚苯乙烯（PS） 、聚酰胺等，还包括乙烯乙基丙烯酸共聚物（EEA） 、聚丙烯（PP） 、丙烯腈丁二烯乙酸乙烯共聚物（NBR）等；热固性树脂也可作为改性剂使用，如环氧树脂（EP）等。EVA 由于其乙酸乙烯的含量及熔融指数 MI 的不同，分为许多牌号，不同品种的 EVA 改性沥青的性能有较大的差别。无规聚丙烯 APP 由于价格低廉，用于改性沥青油毡较多，其缺点是与石料的粘结力

7、较小。 二、常见改性沥青的性能与应用 1、SBS 改性沥青 在众多的聚合物改性剂中，SBS 是目前国内外应用最为广泛和成熟的一种。SBS 是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯段物理交联可改善沥青的抗高温永久变形能力，而丁二烯段赋予沥青一定的柔韧性。这种特殊的结构，使得 SBS 改性沥青具有良好的高温性能，同时低温性能也得到改善。 （1）SBS 改性沥青的作用机理。SBS 中的聚丁二烯（B）形成连续相，即所谓的软段；聚苯乙烯（S）形成物理交联区，即硬段，这种特殊的结构特点使其在高温下不易软化，在低温下又不会发脆，这一点正好可为路面改性沥青所用。目前普遍认为在 SBS 剂量较低时，SBS 在沥青中分

8、散后，彼此间尚没形成连续相，此时改性沥青体系内将发生 SBS 对沥青的吸附作用和 SBS 自身的溶胀（体积可增大 6 倍） ，使得二者达到一种溶胀平衡，使基质沥青性质发生改变，尤其是小分子组分减少，沥青温感性下降，高温稳定性提高。随着 SBS 剂量增加（4%5%） ，SBS 在发生溶胀的同时，相互间已形成网络状交联，使沥青的高温特性能和感温性进一步改善；同时 SBS 低温柔性使得体系总体的柔韧性增强，对低温抗裂性有利；SBS 的网络化作用对荷载与温度疲劳作用的应力消散和能量的消解有很大作用，从而提高沥青的抗疲劳破坏作用；较高剂量的 SBS 改性沥青其粘度较高，增强了沥青与石料间的粘附作用，从而

9、提高了沥青的耐水害性能。一般认为 SBS 最佳剂量在 46%左右，若剂量进一步增加，有可能存在两方面的问题:一是沥青和 SBS 间的相容性问题（当然有些沥青与改性剂间在较低剂量时就会产生相容性不良） ；一是较高剂量会增加改性沥青的成本。所以因根据实际情况来确定其合适的改性剂量。 （2）SBS 改性沥青的路用特性。 温差较大的地区有很好的耐高温、抗低温能力。 有较好的抗车辙能力，其弹性和韧性好。 提高了路面的抗疲劳能力，特别是在大流量、超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形。 粘结能力特别强，能明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性。 提高了路面的抗滑能力。

10、 增强了路面的承载能力。 减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象。 减少因车辆渗漏柴油、机油和汽油而造成的破坏。 2、复合改性沥青 SBS 改性沥青路面已经很大程度上改善了基质沥青的性能，但也不可避免的存在一些缺陷，如低温脆性大、延度小、抗老化和抗疲劳性能差等。国内外道路建设的发展需要对沥青路面提出了更高的要求，不但希望铺筑的沥青路面能够做到“夏季不变形，冬季不开裂” ，而且希望铺筑的路面具有较强的吸收交通噪音的能力，以满足重交通流量、高等级公路和城市交通的不同需要。实践证明，把橡胶粉加入到沥青中，可以在一定程度上弥补以上缺陷。胶粉改性沥青不但能够提高沥青的软化点，尤其在改善沥青低温条件下流

11、动性，提高延度（尤其是低温条件下的延度）方面有着无可比拟的优势，增强沥青回弹变形能力。 因此，在 SBS 改性沥青中加入胶粉，不但可以提高沥青的弹性，改善沥青的高、低温性能，还可以扩大沥青的使用温度范围，同时废胶粉资源丰富、价格低廉、加工工艺简单，又不污染环境，还能实现废弃轮胎的资源化。综上可以看出，复合改性沥青的研究具有重要的经济意义、环保意义和社会意义，符合可持续发展的原则。 （1）SBS 和胶粉的特性。SBS 是以 1，3 一丁二烯和苯乙烯为单体，四氢呋喃为活化剂，以正丁基锂为引发剂在环己烷溶剂中采用阴离子聚合法得到的线型或星型嵌段共聚物。每个丁二烯链段的末端都连接着个苯乙烯链段，若干个

12、丁二烯段偶联则形成线型或星型结构。因此，SBS改性剂分线型和星型两种结构。 胶粉按其粒径的大小可分为粗胶粉：0.425mm 以上（40 目） ；细胶粉：0.4250.180mm（4080 目） ；精细胶粉：0.1800.075mm（80200 目）。改性道路沥青主要用精细胶粉。 精细胶粉主要是由废旧鞋胶胎破碎而制得，成分主要为天然胶（NR）和丁苯胶（SBR）等，其橡胶烃含量在 55%左右。 （2）复合改性沥青的性能。在沥青中加入橡胶粉进行改性的橡胶沥青，其改性效果在某些方面优于单纯的 SBS 改性沥青，能够达到优良的技术性能。 良好的稳定性。在沥青中加入橡胶进行改性后，其针入度减小，粘度增大，

13、软化点提高，同时抗流动性提高，从而具有较高的抗车辙能力和抗推移拥包的能力。同时，在沥青中加入胶粉提高了沥青在低温下的延度，增加了沥青的柔韧性，改善了沥青的低温性能。由于加入胶粉后沥青的粘附性增加，石料表面粘附的橡胶沥青膜厚度增加，因而提高了沥青路面抗水损害性能，延长了公路的使用寿命。 优良的耐久性和抗滑性能。橡胶沥青在低温条件下敏感性降低，有利于抵抗不利气候的循环作用，由于其柔韧性提高，橡胶沥青能够承受重复拉应力或拉应变的反复作用，疲劳寿命有了很大提高。抗滑性是反应行车安全性的关键指标之一，随着公路技术的不断成熟和公路设施的不断完善，人们对行车安全性的要求越来越高，橡胶沥青能够增加车辆轮胎与路

14、面的附着性，增大摩擦系数，行车安全性将大为提高。 减少反射裂缝。橡胶沥青具有较强的柔韧性和抗疲劳性能，由橡胶沥青胶结料、单粒径集料组成的应力吸收薄膜夹层对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显的效果，可使裂缝处相对位移产生的应力传到面层时大为减少，可明显地减弱缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子，从而达到延缓反射裂缝产生的目的。用橡胶沥青和单粒径集料制成的橡胶沥青薄膜能够明显防止和减少沥青路面的反射裂缝，大大延长路面裂缝的反射时间。 减少噪声污染。随着经济建设的持续快速发展和人民的生活水平的提高，人们对道路舒服性要求也越来越高，沥青路面结构由于具有平整度好、舒适度高、易于维修等优点已成为高速公路的主要路面结构形式。但目前高速公路沥青路面在车辆高速行驶下所产生的噪音污染始终未能有效解决，橡胶沥青能够有效的吸收噪音，用在开级配磨耗层中更能够大大降低噪音污染，从而使行车舒适性得以提高。 三、结束语 我国关于改性沥青的研究工作虽然起步很早，基本上是和国际上同步的，但是主要停留在实验室与试验路上，缺乏大型系统工程。但随着近年来改性沥青以其优良的使用性能得到会认可，使得其将会在将来的应用具有更广阔的前景。 参考文献： 1、钟冬梅，浅谈改性沥青混合料的性能及施工技术应用， 科技创新导报2009 年 33 期 2、许智雄，浅谈胶粉改性沥青的性能及应用， 中国科技博览2011 年第 2 期