浅析改性沥青在我国的研究现状

李旭华

1 概述

近年来，随着交通量、行驶频率和车辆轴重的不断增加，对公路路面的要求也越来越高。沥青路面作为我国路面的重要结构形式，其有着表面平整无接缝，行车振动小，噪声低，开放交通快，养护简便等优点，但沥青路面也有高温下抗车辙和低温下抗开裂的能力差等缺点。基于普通沥青以上缺点难以满足高级公路和现代建筑的使用要求，必须对其进行改性研究，通过研究提高沥青的感温性、水稳定性和耐久性，使其能够适应严酷的自然和交通条件的要求。

2 改性沥青的分类及其原理

改性沥青是指掺加橡胶、树脂等高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂，并与沥青均匀混合，使得沥青的性质得以改善而制成的沥青混合物。

2． 1 改性沥青的分类

改性沥青的分类如图1所示。

改性剂改性:可提高沥青的高温稳定性、耐疲劳性、低温抗裂性、耐老化性和改善其粘附性。

物理改性:可提高沥青的抗磨性和内聚力及耐候性。

2． 2 改性沥青的原理

改性沥青的原理见图2。

3 各种改性沥青在我国的研究现状

总的来说，改性沥青在我国的发展经历了以下几个阶段:

1)1964年，我国低等级公路采用渣油试铺表面处理获得成功。

2)1970年左右，由于渣油稠度低，在夏天时路面容易出现推壅的病害。我国采用渣油吹氧稠化和掺特立尼达稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度［2］，提高道路的使用性能。

图1 改性沥青分类图

3)20世纪80年代后期，我国开展了沥青中掺丁苯，废轮胎粉等改变沥青特性和掺金属皂等改善沥青混合料性能的研究工作，取得了一定的成效［2］。

4)20世纪90年代，我国改性沥青的技术已基本成熟。

图2 改性沥青的原理

3． 1 矿物质材料改性沥青

硅藻土改性沥青是由75%～92%的沥青和8%～25%的硅藻土构成，它解决了沥青路面因软化而产生车辙、壅包、松散以及在寒冷的冬天易出现裂缝等技术难题。

刘大梁等人［3］分别对DE-99Ⅰ和DE-99Ⅱ硅藻土改性沥青及其混合料进行了室内试验与研究，他们先将基沥青加热到170℃，然后按比例加入DE-99Ⅰ和DE-99Ⅱ硅藻土沥青改性剂，在常温下放置一段时间后，对沥青及其混合料进行了一系列室内试验，包括沥青混合料马歇尔试验、低温弯曲试验、高温车辙试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验等。试验结果表明，DE-99Ⅰ和DE-99Ⅱ硅藻土改性沥青针入度降低，软化点和135℃粘度提高，脆点降低，说明其稳定敏感性降低了;沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度等高温性能得到了显著改善，但对其低温性能无太大影响［3］。

李晓民等人［4］利用动态剪切流变仪等仪器对基质沥青改性前后以及老化前后的沥青胶浆进行动态温度扫描、疲劳性能试验，同时对硅藻土改性前后的沥青混合料高温稳定性和水温度性进行了综合评述。试验结果表明，在沥青中加入硅藻土，可显著提高沥青胶浆的高温稳定性，可降低硅藻土改性沥青胶浆的抵抗疲劳损伤能力，可显著提高沥青混合料的冻融劈裂能力和水稳定性。

PE改性沥青是以PE(聚乙烯)作为改性剂，我国在20世纪90年代初时从奥地利引进了NOVOPHALT技术，国内的科研人员对PE沥青技术也展开了研究工作，随着PE改性沥青在我国路面工程中的推广应用，一些问题也随之暴露出来了，如PE改性沥青的存储稳定性差、低温性能较差等问题。对于稳定性的问题人们进行了大量的研究，杨锡武在《PE改性沥青的几个问题》中指出，可以通过采用高标号沥青来稳定PE，在选择PE时应尽量选取LDPE(低密度聚乙烯)作为沥青改性剂，也可以通过改进混合工艺用颗粒状的PE取代回收的PE薄膜作为改性剂来提高沥青的稳定性。王仕峰等人通过研究将PE与碳黑共混使得PE与沥青的密度相接近，达到使热储存后的PE改性沥青上下部软化点差减小的目的［6］。EVA是乙烯—乙酸乙烯脂共聚物，其具有较好的柔韧性和弹性，它的热分解温度在230℃～250℃之间，而目前沥青的加热混合料的拌合温度均小于180℃，因此EVA在混合料拌合中不会分解裂化。田慧枫在中海油36号～190号沥青基料中加入不同剂量的EVA改性剂，并分别对其进行了室内常规试验。试验结果表明，随着EVA掺量的增加，改性沥青的高温稳定性有一定提高，且当掺量超过3%时会明显提高改性沥青60℃粘度。并对改性沥青混合料进行了马歇尔车辙、小梁弯拉、劈裂等试验，试验结果显示，在沥青混合料中加入EVA后，其路面车辙减少了1倍～2倍，低温强度提高，模量减小，能显著提高混合料的高温稳定性、低温抗裂性等性能［7］。

4 结语

3． 2 聚合物改性沥青

3．2．1 SBS聚合物改性沥青

SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，而SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。熊萍等人［5］对不同种类、不同制备温度、不同工艺、不同改性剂的SBS改性沥青进行了沥青常规三大指标试验、SHRP动态剪切流变DSR试验和储存稳定性试验。试验结果表明，通过掺入适当的稳定剂和助剂等措施改善改性工艺，是提高SBS聚合物改性沥青技术性能的最有效途径之一［5］。

3．2．2 PE和EVA改性沥青

我国对沥青及沥青混合料改性的技术研究已有近25年的历史，大部分生产工艺已趋于成熟。我国对于改性沥青的研究工作起步较早，可以说基本与国际发展同步，但用于改性剂的废旧塑料和聚乙烯由于相容性和生产的改性沥青带有缺陷而没有在全国范围内得到广泛的推广和应用，改性沥青研究工作主要停留在实验室与试验路上，而且各研究工作几乎是由各高等院校、科研院所独立完成的，缺乏像美国SHRP那样的大型系统工程。目前，国内改性沥青成本较高且适合生产改性沥青的基质沥青较少，使得改性沥青发展相对滞后，在国际的竞争力并不强。

［1］ 黄 彬，马丽萍，许文娟．改性沥青的研究进展［J］．材料导报，2010，24(1):137-141．

［2］ 许 超，侯周文，王 奇．改性沥青的发展历程和展望［J］．科技资讯，2007(23):55-56．

［3］ 刘大梁，刘清华，李祖云，等．硅藻土改性沥青应用研究［J］．长沙理工大学学报，2004，1(2):7-9．

［4］ 李晓民，张肖宁，李 智．硅藻土改性沥青胶浆的动态粘弹特征分析［J］．公路，2006(10):145-148．

［5］ 熊 萍，郝培文．SBS聚合物改性沥青技术性能及其微观形态［J］．重庆交通学院学报，2007，26(3):48-54．

［6］ 杨锡武，刘 克，杨大田．PE改性沥青的几个问题［J］．中外公路，2008(28):203-207．

［7］ 田慧枫．EVA改性沥青混合料路用性能的室内研究［J］．山西建筑，2006，32(2):165-167．