改性沥青应用于公路工程的探索

2012-12-29徐金江

中国新技术新产品 2012年3期

徐金江陈凯

（江西省宜春市公路管理局路桥工程局，江西宜春 336000）

提起沥青，人们并不陌生。这种广泛应用于各级公路的新材料方便了人们的出行。但是，说到人们常见的沥青路面坑槽、松散、车辙、壅包等早期损坏现象，大多数人会皱眉头。行驶在路上，人们常会发现，随着天气、海拔的不同，路面上的沥青都会出现不同程度的变化。有的时候是脆裂，有的时候是变软，专家们将之称为离析。这种离析现象不仅破坏了路面美观，而且影响了车辆的运行，造成了路面病。

在我国某些地区，由于气候和海拔的原因，对路面沥青的要求也就更高。西南某些地区处于低纬高原，地理位置特殊，地形地貌复杂。早晚温差大，紫外线照射强，路面沥青也随着这些变化而变化，尤其是随着重载运输的加大，沥青壅包增多，路面受损严重。使用改性沥青，可以弥补一般沥青路面早期损坏严重、耐久性差、养护费用高等缺陷。

作为一种掺和橡胶成分的路面新材料，改性沥青具有减低噪音，防止路面老化、破裂、高温稳定性、低温柔韧性、抗老化、抗疲劳、抗水损等优良性能，并可减少路面潮湿时造成的打滑现象以及反光造成的视觉盲点，寿命约为传统沥青路面的两倍。是较为理想的“环保型”路面材料，目前主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。采用橡胶改性沥青可以明显降低沥青加温的温度，可有效节约拌合成本，另外由于施工的和易性改善，提高了压实度，更增加抗车辙能力。不仅如此，在路面养护工程中，改性沥青对环境和施工人员造成的污染也降到最低，能源消耗少。

1 改性沥青的分类和特点

1.1 所谓改性沥青。也包括改性沥青混合料。按照《公路沥青路面施工技术规范》的定义。是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂〔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以改善而制成的沥青结合料”。改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加人的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中.改善或提高沥青路面性能 (与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。

所现有所有的道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青，用于改性的聚合物种类也很多，一般将其分为三类。

热塑性橡胶类：即热塑性弹性体，主要是苯乙烯类嵌段共聚物，如国内外使用较多的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS），由于它兼有橡胶和树脂两类改性沥青的结构与性质，也称为橡胶树脂类。

橡胶类：丁苯橡胶（SBR）是世界上应用最广泛的改性剂之一。

树脂类：包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）等，其中，国内外使用最广泛的改性剂是EVA和PE。

1.2 改性沥青的特点

SBR改性沥青最大特点是低温性能得到改善，所以以5℃低温延度作为主要指标，考虑到SBR改性沥青在老化试验后延度严重降低的实际情况，故还列入了RTFOT后的低温延度。另外粘韧性试验对评价SBR改性沥青特别有价值。软化点试验作为施工控制较为简单，也列入标准中。SBR类改性沥青，主要适宜在寒冷气候条件下使用，使用者应该根据所在地区的低温情况及主要目的选择相适宜的标号。

SBS类改性沥青最大特点是高温、低温性能都好，且有良好的弹性恢复性能，所以采用软化点、5℃低温延度、回弹率作为主要指标。RTFOT后的弹性恢复，由于试验后的性能降低很少，甚至可能比老化试验前还要好一些，再加上试验要求的样品数量较多，所以投有列入SBS类改性沥青，适于在各种气候条件下使用，使用者应该根据所在地区的高、低温情况及主要目的选择相适宜的标号。

MAC改性沥青的特点。MAC改性沥青有较好的耐老化性能，通过化学改性，有较好的稳定性，在常温下存放半年不离析，无需加任何稳定剂，不含硫，对人体无害，是一种环保型产品。MAC还具有较好的抗车辙能力和抗水（油）损害能力，因其具有在高温下较高的粘度，易形成较厚的沥青膜，而不发生析漏现象，可以有效的阻止水分侵入和提高沥青与集料的粘附性，增加粘结力，起到抗水损害的作用。

EVA及PE类改性沥青的最大特点是高温性能明显改善.主要适合在炎热气候条件下使用，使用者应该报据所在地区的高温情况及主要目的选择相适宜的标号。

废胶粉改性沥青的特点。胶粉的添加对沥青总体性能有较大的影响：①该改性沥青有较强的承受车辆负载的能力，具有更好的适应性。②该改性沥青有较好的抵抗水损害、高温稳定性和低温抗开裂性能。如沥青中加入轮胎胶粉，一方面，可增加沥青路面的高温线性粘弹模量和粘度，在50～163℃温度范围内，粘度随胶粉颗粒的增大而增大，且明显高于对应条件下的未改性沥青；另一方面，减少了低温存储和损失模量，从而使沥青胶结料在特定的温度范围内更具有灵活性。③该改性沥青表现出最优的老化性能，硬化速度慢，氧化速度低，改善了疲劳和永久变形性能，具有较低的温度敏感性和较好的抗湿损害性能。

2 影响改性沥青应用的几大因素

2.1 改性沥青施工温度较普遍沥青需提高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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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 几种改性沥青的实际应用

3.1 SBS改性沥青。SBS改性沥青是在原有基质沥青（AH-70）的基础上，掺加2.5%、3.0%、或4.0%的SBS改性剂，改性后的沥青与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。

3.2 MAC改性沥青的应用。MAC改性沥青具有比普通沥青明显的弹性，经取芯试验，混合料密实度大，空隙率明显减小，所以可用于高速公路的上面层。MAC改性沥青常用于路网改造和养护工程，使用时注意温度的控制，MAC沥青的温度较普通沥青高10～20℃，特别要控制碾压终了温度在110℃，要坚持“高温、强振、快压”，如山东高速公路大多采用2～3cm厚SMA作为磨耗层。

3.3 废胶粉改性沥青的应用。废胶粉作为热沥青的添加剂用于筑路，目前已有多个省市的公路有试验路段，在我国目前的经济建设中黑色污染问题越来越严重，废料利用越来越受到重视，胶粉改性沥青恰能同时解决上述问题，合理利用胶粉制备性能良好的路用沥青会逐步走向推广和应用。