煤沥青在筑路中的应用

随着我国城乡道路建设特别是高等级公路的发展，对道路沥青的数量和质量提出了更高的要求。多年来，我国的筑路材料主要是石油沥青。为了降低道路沥青的成本，国内对筑路用煤沥青进行了研究。但由于煤沥青的组成和结构与石油沥青不同，它们的路用性能有较大差别。煤沥青的路用优点为：有较好的润湿和黏附性能、抗油侵蚀性能好、所筑路面摩擦系数大，但其具有热敏性高、延展性差、易老化、易污染环境等弱点，在应用上受到限制。石油沥青与煤沥青相比，其优点是热敏性低、黏弹性温度范围较宽、抗老化性较好，但其主要缺点是对碎石的黏附性能较差。研究表明，若将两种沥青共混改性制成煤沥青——石油基混合沥青（简称混合沥青），其综合性能比单一沥青更为优异，是最好的筑路沥青。

混合沥青有下列许多优点：与石料的黏附性能好，可改善路面的坚固性，黏度随温度的变化有利，能降低混合料生产、摊铺和压实的操作温度，抗油侵蚀性能好，路面抗荷载性能高，即抗塑性变形，路面摩擦系数大。1970年以来，德国、瑞士、法国、波兰等许多国家开始生产以石油沥青为主要成分的混合沥青，用于铺设最高负荷的公路。混合沥青中石油沥青的比例各国都有所不同，一般在65%～85%。国外混合沥青铺路材料已有多年的生产与公路应用的实际经验，并且用于高等级公路建设，足以表明煤沥青与石油沥青共混生产混合筑路沥青是有前途的。

为了提高煤沥青的路用性能，国内对煤沥青的改性进行了一系列研究。杨琴等用旋转黏度计测定了煤沥青及对苯二甲醛（TPA）改性煤沥青的表观黏度，研究了表观黏度与温度的关系，研究表明TPA能有效降低煤沥青在低黏度区的活化能，而活化能反映沥青黏度对温度的敏感程度，低的活化能有利于沥青的施工。(www.xing528.com)

耿文华等通过将高分子量聚氯乙烯（PVC）及其辅料混合加入道路煤沥青中，发现改性煤沥青提高了原煤沥青的软化点，同时降低了脆点温度，使混合料具有较好的高温稳定性和低温抗劈裂性，改善了煤沥青混合料的路用性能。朱静等用橡胶粉、天然橡胶、SBS（苯乙烯与丁二烯共聚物）、PVC与PS（聚苯乙烯）分别对煤沥青进行改性，添加比例均为3%。研究表明：橡胶类物质（橡胶粉、天然橡胶）在煤沥青与溶剂油中发生溶解与溶胀，而溶胀作用能够使沥青中分子量较高的软沥青分子与橡胶形成一体成为连续相，使改性后的道路沥青的弹塑性与延展性明显改善；加入树脂类添加剂（SBS）后，经煤沥青热态观察，组成均匀，但冷却后有颗粒析出，使改质后沥青质含量大幅度增加，从而改善沥青路用性能；PVC加入后迅速溶解，与煤沥青形成均匀混合物，体系黏度很大，热态时其延展性非常好，但冷却后失去弹性与延展性。当加入橡胶类添加剂改质后，橡胶与沥青中软沥青、甲苯不溶物中低分子组分相互作用，进一步向沥青质转化，从而改善了改质后道路沥青的延展性与弹塑性，橡胶类添加剂对煤沥青路用性能改善显著。

国内外改性沥青技术的发展趋势是根据沥青使用性能指标寻找理想的改性剂，研究其改性机理及工艺，使得改性操作简单、成本低廉、路用性能优异。改性煤沥青是提高煤沥青路用性能、减少煤沥青烟气污染的主要研究方向，而将混合沥青与聚合物改性相结合的复合改性技术可能是未来煤沥青筑路材料的新研究方向。