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改性沥青的发展现状及应用前景

2010-08-15姚青梅

科技传播 2010年18期
关键词:橡胶粉共聚物改性剂

姚青梅

青海交通职业技术学院,青海西宁 810003

选择合适的添加剂对沥青进行改性,能改善沥青混合料在高温下的路用性能,提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化及抵抗低温开裂等方面的性能,降低公路维修和养护费用,延长路面使用寿命。因而近几年在公路工程建设中,改性沥青得到越来越广泛的应用。

1 改性沥青概述

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。为了确保改性剂与基质沥青能够良好的混容,往往还需要在改性沥青中加入一定量的分散剂和稳定剂。

目前,国内外采用的改性剂主要有4 大类:

1)橡胶改性类:天然胶、合成胶。如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、乙丙橡胶(EPDM)、废旧的汽车轮胎等;

2)热塑性弹性体:各种类型的嵌段共聚物。如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS);

3)树脂类:包括热塑性树脂(如聚乙烯PE、聚丙烯、无规聚丙烯、聚乙氯烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA等)与热固性树脂(如酚醛树脂、环氧树脂等)。

4)矿物质类:如硫磺、碳黑、石棉纤维等。

2 我国改性沥青发展现状

我国对沥青及沥青混合料改性的技术研究已有近二十年的历史,范围基本上涉及到路面使用性能改善的各个方面,并且在许多方面已取得具有较大实用价值的成果,主要表现为:

1)广泛应用于工程实际的SBR 橡胶改性产品,如重庆交通科研所研制的湿法SBR;

2) SBS等热塑性弹性体改性技术及PE等树脂类复合改性技术,如国创一号、二号;

3)土工格栅、土工布等改善沥青路面结构力学性能的物理改性技术;

4)SMA 及相应桥面铺装的研究;

5)成套沥青改性设备的开发研制,如北京国创改性沥青有限责任公司的LG-8 型炼磨式设备等。

总结我国改性沥青的研究与应用情况,主要表现为以下几个特点:

1)我国关于改性沥青的研究工作起步较早,基本上是与国际同步的。我国现有的几种改性沥青的质量水平基本上与国际上用同类型改性剂的改性沥青大体相当,因此加工方式的难易成为国内改性沥青与同类国际产品竞争的主要方面,而在这一方面我国与欧美国家存在较大的差距。

2)我国的改性沥青研究工作主要停留在实验室与试验路上,而且各项研究工作几乎都是由各高等院校、科研院所独立完成的,缺乏像美国SHRP 那样的大型系统工程。

3)我国改性沥青的应用规模较小,相应的沥青改性设备与成套生产-施工-管理工艺的研究工作相对滞后。

4)改性沥青施工温度较普通沥青提高10℃~20℃,在拌合、摊铺、碾压过程中增加了施工难度,从而增加了直接施工成本。并且由于普通沥青施工温度已经很高,提高温度后致使沥青老化现象加剧。

5)加工生产改性沥青需要专门的机械设备,导致增加使用难度,并提高了相应费用。

6)进口改性沥青价格普遍较高,一般较普通沥青费用增加50%以上。

7)不管是国内自己生产还是国外进口的改性沥青,一旦存放过久,都存在离析或结团现象。

3 改性沥青的应用前景

1)改性沥青虽然初期投资即一次性投资比较多,但减少使用期的维修费用和延长中修、大修期,全过程成本经济效益是显著的。

2)SBS 改性沥青将获得更广泛的应用。SBS 改性的优越性突出表现在具有双向改性作用,也就是使沥青软化点大幅度提高的同时,又使低温延度明显增加,感温性得到很大改善,而且弹性恢复率特别大,因而能极大地提高沥青混合料的整体性能。

3)发展新型的改性剂。德国的Duroflex和法国的PR PLAST.S 添加剂是目前道路行业针对沥青改性技术具有一定创新性的研发成果,这两种添加剂都能够大幅度增加沥青混合料的弹性模量,显著改善沥青路面的抗车辙能力,此类添加剂不同于传统的沥青改性剂,生产工艺简单,使用时直接投入沥青拌合机的拌缸,无需事先与沥青拌合,方便操作。

4)有物理改性作用的废橡胶粉的应用将有更大的发展空间。废橡胶粉是废旧轮胎加工而成的细颗粒,它的使用是减少这类污染,变废为宝的有效方法。虽然废橡胶粉的改性作用至今还不是很明显,但对其进行长期的研究将有重大的战略意义。

5)沥青混合料的设计将依赖于更先进的试验手段和更完善的试验理论,由经验向力学理论计算的方向发展。

4 结论

我国在改性沥青的研究与应用中,已经取得许多宝贵的经验和重要的成果。只要我们及时掌握信息,认真学习国外经验,促进资源共享,进行系统性的合作研究,改性沥青在公路工程建设中必将得到更为广泛、更为有效的应用。

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