浅谈改性沥青的优点及应用

    杨操

    摘 要：目前国民经济高速发展，交通量增长速度过快，出现严重超载、车辆渠道化、大型化等问题，沥青混凝土路面面临了严峻的考验。因此，通过改性后的沥青形成的路面结构，沥青路面的使用性能得到了提高，沥青路面的使用寿命得到了延长，这也是当前公路建设所面临的一项重大课题。

    关键词：公路；沥青路面；改性沥青

    沥青路面主要包括以下使用性能：低温抗脆裂性能、高温抗车辙性能、耐久性和路面表面特性等。通常，这些性能的要求是相互制约和矛盾的，比如，增加了某一方面的性能同时就会降低另一方面的性能。例如我们想让沥青路面的高温抗车辙能力提高，就会采取增加集料数量，使用用粗级配的集料，采用集料粒径较大的，适当使沥青用量减少等方法，但是这样的混合料有在低温的时候劲度大，具有较差的抗疲劳性，容易开裂的问题。可以通过沥青改性来克服这些矛盾，沥青经过改性，就能改善沥青的各项技术指标。

    从狭义来说，改性沥青一般我们指的是聚合物改性沥青，有很多种类的聚合物用来改性，可以将其分为3类。

    （1）橡胶类 ：例如丁二烯橡胶（BR）、乙丙橡胶（EPDM）、氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）、天然橡胶（NR）等。

    （2）热塑性橡胶类：也即热塑性弹性体，例如苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）等。

    （3）树脂类：热固性树脂，如环氧树脂（EP）；热塑性树脂，如无规聚丙烯（APP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）聚酰胺等。

    通过研究知道掺入SBS改性剂后的兰炼沥青感温性指标PI值增大，当SBS的掺量从 0 %增加到12%，沥青的PI值就由- 1.033增大到1.715，沥青的胶体结构就由溶凝胶型胶体向凝胶型胶体结构方向转变。通常我们用沥青的针入度指数（PI）来描述沥青的感温性，沥青的针入度指数（PI）的值越大，那么则说明沥青的温度敏感性越低。通过研究知道，沥青经过改性后，温度敏感性变小，也就是说经过改性后的沥青性能受温度变化的影响不大，温度敏感性低。当增大改性剂的加入量后，PI值增大。掺入改性剂SBS后，当量软化点从45.3℃提高到 49.2℃～59.5℃，提高了9%～31%，这表明沥青经过改性后，改善了它的高温稳定性，而且改性剂加入的量越多，高温稳定性改善越明显；随着SBS改性剂加入量的增加，当量脆点也逐渐降低，由-14.9 ℃降低到-18.6℃～-31.0℃，降低了25%～108%，也就是说明显改善了沥青的低温抗裂性。

    SBS改性沥青的优越性主要体现在软化点大幅度提高的同时，它的低温延度又能明显增加，它的感温性能很大程度改善了，并且加大了弹性恢复率，所有指标都是处于一个良好状态。通过沥青混合料的改性试验，和车辙试验的动稳定度等指标也能得到相同的结果。SBS改性沥青相比其它改性剂有它无与伦比的优点，因此我国改性沥青应该主要研究SBS改性沥青。当前，SBS改性沥青的价格比以前低很多，单凭成本来说，它也足可以与其他改性沥青竞争。

    通过研究橡胶粉改性沥青知道，使用不同粒径的胶粉对沥青进行改性，得出的结果也是有一定的区别。使用大粒径的胶粉对沥青进行改性，能较好地改善沥青的软化点、弹性恢复等，而使用小粒径的胶粉对沥青进行改性，则能明显提高它的延度，同时沥青针入度的降低也比较小。因为越细粒径的胶粉，越容易在沥青中溶胀，也有利于提高沥青的针入度和延度，但如果胶粉在沥青中溶胀性有限的话，那么过细粒径的胶粉难以在沥青中形成骨架结构，也会减弱沥青的弹性恢复，并且一旦温度升高，容易造成流动变形，也就是说软化点降低了。

    通过研究不同含量的基质沥青软组分知道，不同含量制造出来的改性沥青针入度大小也会不同。当增加SBS加入量时，改性沥青的针入度就减小了，这是由于加入SBS过后就开始吸收沥青中的一些软组分所造成的，加入越多的SBS，就能越充分地吸收沥青中的软组分，这样通过加入SBS在沥青中形成网络结构后，进一步降低了改性沥青的针入度。对改性沥青和基质沥青的组分进行分析得知，天然沥青中沥青质和胶质的含量均较高，把它掺入石油沥青中以后，能够在很大程度上改变原来基质沥青的组分比例，从而形成新的沥青组成结构和胶体体系，极大地改善了沥青的抗高温能力。

    因此沥青的选择及改性剂的选择应该遵循在常年高温地区，选用针入度较小的沥青，选用塑料类（PE、EVA）或SBS等改性剂；在常年低温地区，应该采用针入度较大的沥青，并选用低温性能较好的改性剂（如SBR等）；在对高低温性能都有要求的地区，则可以选用SBS或者复合改性剂。

    天然岩沥青常年与自然环境共存，具有稳定的性能，抗水损坏能力、抗老化性能、抗车辙性能均较好而且还具有较高的强度。研究认为它的性能主要有以下几个特点：①天然岩沥青中含氮量高，而且氮以官能团的形式存在，沥青路面的抗水损坏能力明显提高了；②天然岩沥青抗老化能力以及抗微生物侵蚀功能均较强；③岩沥青的软化点高，通常都在150℃以上，用它进行改性能够明显提高沥青路面的高温稳定性。用改性岩沥青防水层非常适合作为夏季气温较高地区的高速公路的防水层，如果大规模推广改性岩沥青防水层，相信能给公路建设带来较大的经济和社会效益。

    综上所述，我们知道基质沥青经过改性以后，大幅度降低了温度敏感性，沥青的脆点降低了，能让沥青在寒冷季节不发脆，拥有柔性和韧性，路面裂缝减少了，石料与沥青的粘结力也提高了，防止了石料受水的作用造成松散、剥落；另一方面沥青的软化点大幅度提高了，路面的高温抗推拥和抗车辙能力也提高了。沥青经过改性以后，能有效地延长路面的使用寿命。

    参考文献：

    [1] 叶智刚，橡胶粉改性沥青的研究[J]. 武汉理工大学学报，2003.

    [2] 张冬阳，天然岩沥青＼改性沥青及沥青混合料性能评价[J].建筑界，2013.