路面改性沥青的发展综述

周元江

（重庆交通大学 材料科学与工程学院 重庆 400074）

路面改性沥青的发展综述

周元江

（重庆交通大学 材料科学与工程学院 重庆 400074）

由于我国公路建设的加快，沥青的需求也越来越多，其改性研究也尤为重要了。本文简述了路面改性沥青技术的发展历程、改性沥青的类型及其特点，总结了国内外改性沥青的研究现状以及改性沥青的发展前景。

改性沥青；改性剂；路用性能

1 引言

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色液态复杂的有机胶凝材料。铺路筑面就是沥青的一项非常重要的用途。因为沥青具有良好的粘结性、防水性和化学稳定性，而且其资源丰富，价格低廉，所以在高等级公路建设上得到广泛应用。但是在实践中人们发现普通基质沥青存在高温性能差，软化点低、夏天易流延蠕变；低温性不佳，针入度高、冬天易脆裂等缺点，这些缺点严重影响其路用性能。近些年来，随着国家的蓬勃发展，车流量越来越多，城市道路和高速道路的建设也越来越多，沥青的需求量也随着增多，但是普通沥青又难以满足高等级公路的使用要求。因此，如何提高沥青路用性能成为路用材料研究工作者和沥青生产厂家普遍关注的课题，即改性沥青。所谓的改性沥青，是指在沥青材料中添加磨细的胶粉、橡胶以及高分子聚合物等改性剂或者对沥青材料进行轻度的氧化加工，从而改善原沥青材料的性能。

2 改性沥青材料的分类

改性沥青按改性方法主要可以分为如下两种：

其一，在沥青中添加树脂、磨细的胶粉、橡胶、以及高分子聚合物等改性材料，即通过改性材料来改变沥青性能。根据改性材料的构成成分和物理化学性能，改性材料主要分为三种：矿物质填料、添加剂、高分子聚合物[1]。矿物质填料主要有硅藻土、石灰、水泥、炭白黑、硫磺、陶土、蒙脱土、膨润土、软木灰等，其改性效果是提高沥青的高温稳定性，改善沥青路面的高、低温性能，耐老化性能、抗水损害和抗疲劳开裂性能等。添加剂主要包括抗氧化剂和抗剥落剂，如有机酸胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂，可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力，延长沥青路面的使用寿命[2]。用于路面铺设的高分子聚合物沥青改性材料主要有三种:

（1）橡胶改性材料，例如EPDM、NR、CR、SBR、BR等；

（2）热塑性的弹性体，例如SIS、SBS等；

（3）树脂类改性沥青材料，例如PVC、PE、EVA等。

其二，通过对沥青材料进行氧化加工，提高其整体的性能。

3 改性沥青国内外发展历程

3.1 国外改性沥青的发展

据了解，自19世纪末期法国开始将天然橡胶掺和到沥青中以来，对改性沥青的研究应用已有百年历史[3]。从近 50年以来的国外研究来看，国外改性沥青的发展主要可以分为如下几个阶段：（1）20世纪50年代，沥青改性材料主要是天然橡胶粉或胶乳，通过直接掺入沥青混合料中拌和或预混为天然橡胶沥青使用；（2）到20世纪60年代，丁苯合成橡胶（SBR)改性沥青试验成功；（3）20世纪70-80年代，除了合成橡胶继续应用外，另一种改性材料得到了广泛的应用，即热塑性树脂改性材料。研究还发现硅藻土加入沥青路面混合料中，可以改善沥青路面混合料的强度、粘性、热压缩致密性等，并用于实际工程，同时，欧美等发达国家成功地把胶粉改性沥青应用于高速公路或高等级公路的修筑；（4）1988年至今，由于高性能面层、重载交通、桥面、沥青再生等功能需要，提出了将改性沥青由按材料分类改为按性能分类，废除了沥青温度—粘度关系曲线[3-5]。

3.2 国内改性沥青的发展

20世纪60年代初期，我国在低等级公路上采用渣油作为路面，并在全国范围内进行了推广。但随着交通量的增加，路面出现了热季推拥等病害，主要原因是渣油稠度低。为了克服渣油热稳性差的缺陷，1970年前后在全国范围内采用渣油吹氧稠化、掺特立尼达(TLA)或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，配制了200＃沥青，铺筑以表面处治为主的沥青面层[4]。随后国内还开发了胜利100＃，东炼、兰炼、茂名60＃等沥青产品。但是这些路面沥青中石蜡含量较高、低温延度低，沥青组分中芳烃、沥青质含量少，并且这类沥青路面的抗低温和荷载疲劳能力差。为解决这些问题，我国开始发展聚合物改性沥青。70年代后期，化工厂排出的废料（无规聚丙烯）成为了很好的沥青改性材料[6]。到八十年代，我国广泛开展了聚合物改性沥青等研究试验工作。1985年[7]，国内开展了在沥青中掺丁苯、氯丁橡胶、废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1986年，我国的SBS生产线在岳阳投产。但是对于路面沥青材料的发展还不成熟。直到90年代初，交通部重庆公路研究所与协作单位成功研制的第一台橡胶改性沥青生产设备，并在广深一级公路成功铺筑第一条橡胶改性沥青路面以及1994年在首都高速公路使用改性沥青作为路面铺设材料，我国聚合物改性沥青在高速公路上的应用才拉开序幕，并取得了一定的成功经验。目前，国内主要是研究新的改性剂以及提高沥青改性剂的加工工艺等。使用较多的改性剂主要有SBR、PE、EVA、SBS等。其中使用最多是SBS改性沥青，主要是其具有抗高温车辙、抗低温收缩开裂、抗疲劳等优点，并且其材料费用较低、施工方便等。从90年代初到现在，通过各高校院所、研究机构以及大型企业的研究，我国在改性沥青方面取得了许多成果，但是由于我国缺少如美国公路战略系统（SHRP）这样的大型系统工程，研究的随机性会比较大，并且研究成果应用于实际工程的比重也较低。

4 改性沥青的发展前景

首先，我国正处于现代化建设的高速阶段，而道路作为国家建设和发展的基础设施，其大力发展是迫在眉睫的。虽然我国目前的道路建设发展迅速，但是由于我国幅员辽阔，地域条件差别较大，发展较晚，所以我国的道路网密度跟发达国家相比仍然有一定的差距，而且我国偏远地区或不发达地区的公路仍然是中低级路面。因此，改性沥青的发展有很大的市场需求，其次，随着人们生活水平的提高和经济的发展，路面车流量也与日俱增，这就对路面材料的性能有了更高的要求。而改性沥青可以延长路面的使用寿命，提高路用性能，这为我国的道路建设提供了质量保障。因此，为了满足现代以及道路的使用要求，大力发展改性沥青是非常有必要的。最后，改性沥青的发展还有利于环境保护。比如，把废旧橡胶、塑料作为沥青改性材料，这不仅可以减少资源的大量消耗，而且通过充分利用废旧材料以减少环境污染。据了解，美国的废橡胶利用率已经达到了80%以上，我国的废橡胶利用率也有70%左右[6]。所以改性沥青不仅可为废旧材料寻找好的出路，降低改性沥青的成本，同时还具有良好的社会效益。综上，改性沥青有非常好的发展前景。

5 总结

从沥青的发展历程我们发现，到目前为止，虽然有很多材料被用作改性剂来制备性能更加优良的改性沥青，而且大部分的生产工艺趋于成熟，但总体来说，我国改性沥青的发展与应用还处于初级阶段。因为实际沥青路面还有许多病害需要处治，改性沥青的路用性能还需要大力提升。同时，随着国家交通建设的大力发展，改性沥青的发展前景非常广阔。改性沥青的发展与道路建设息息相关。

[1]马峰．纳米碳酸钙改性沥青的DSC分析[J]．郑州大学学报，2006，27(4)：49-52.

[2]Lewandowski LH.Polymer modification of paving asphalt binders[J].Rubber Chen Technal.1994,67(3):447-480.

[3]郑伟，赵志勇.改性沥青发展综述[J].技术与市场，2013,20（8）：211.

[4]许超，候周文，王奇。改性沥青的发展历程和展望[J]。科技资讯，2007（23）:55.

[5]雷雨滋.改性沥青国内外发展历程及趋势[J].山西建筑，2006，32（20）：155-156.

[6]孔宪明，刘国祥.近几年我国改性沥青材料与技术的发展[J].石油沥青，2009,23（1）：1-7.

[7]莫菊先．改性沥青的发展历程和展望[J].石油化工技术与经济，2012，28(4): 59-62．

TE626

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1007-6344（2017）02-0064-01