橡胶树脂类改性沥青的特性及施工要求

1.概　述

随着国民经济的高速发展，国家对交通运输的需求不断提高，现代高等级沥青路面的交通特点是交通密度大、车辆轴载重、荷载作用间歇时间短以及高速和渠化。由于这些特点造成沥青路面高温时易出现车辙，低温则易产生裂缝，抗滑性很快衰降，使用年限不长，出现坑槽、松散等水损坏以及局部龟裂等。为进一步提高沥青材料的路用性能，必须对沥青加以改性，即提高沥青的流变性能，改善沥青与集料的黏附性，提高沥青的耐久性。

改性沥青是指掺加橡胶、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），或采用对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青的性能得以改善。

改性剂是指在沥青中加入天然的或人工的有机或无机材料，并可熔融、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。

2.改性沥青的分类及其特性

关于性沥青的分类，国际上尚无统一的标准。从广义划分，根据不同目的所采取改性沥青可汇总于图9.25。

图9.25　改性沥青的分类

从狭义来说，现在所指的道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青。用于改性的聚合物的种类也很多，按照改性剂的不同，一般分为以下几类：

（1）热塑性橡胶类改性沥青。改性剂主要是苯乙烯嵌段，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）、苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS）等嵌段共聚物。由于它兼具橡胶和树脂两类改性沥青的结构与性质，故也称为橡胶树脂类。SBS由于具有良好的弹性（变形的自恢复性及裂缝的自越性），被广泛地用于路面沥青混合料；SIS 主要用于热熔黏结料；SE/BS则应用于抗氧化、抗高温变形要求高的道路。

（2）橡胶类改性沥青。通常称为橡胶沥青，其中使用最多的是丁苯橡胶（SBR）和氯丁橡胶（CR），还有天然橡胶（NR）、丁二烯橡胶（BR）、异戊二烯（IR）、乙丙橡胶（EPDM）、丙烯腈丁二烯共聚物（IIR）、苯乙烯异戊二烯橡胶（SIR）、硅橡胶（SR）、氟橡胶（FR）等。橡胶类改性沥青不仅是世界上最早出现并广泛应用的改性沥青品种，也是我国较早得到研究和推广的品种。其中SBR是世界上应用最广泛的改性沥青之一，尤其是胶乳形式的SBR使用越来越广泛。CR具有极性，常掺入煤沥青中使用，已成为煤沥青的改性剂。

SBR改性沥青最大的特点是低温性能得到改善，以5°C低温延度作为主要指标。但其在老化试验后，延度严重降低，所以主要适宜在寒冷气候条件下使用。

（3）热塑性树脂类改性沥青。如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、无规聚丙烯（APP）、烯乙基丙烯酸共聚物（EEA）、丙烯腈丁二烯丙乙烯共聚物（NBR）等在道路沥青的改性中均被应用，这一类热性树脂的共同特点是加热后软化，冷却时变硬。此类改性剂的最大特点是使沥青结合料在常温下黏度变大，从而使沥青高温稳定性增加；遗憾的是不能使沥青的混合料的弹性增加，且加热后易离析，再次冷却时产生众多的弥散体。

（4）掺加天然沥青的改性沥青。天然沥青是石油经过历史的长期沉积、变化，在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。通常可掺加的天然沥青有湖沥青、岩石沥青和海底沥青等。

（5）其他改性沥青。

① 多价金属皂化物。多价金属与一元羟酸所形成的盐类称为金属皂。将一定的金属皂溶解在沥青中，可使其延度增加，脆点降低，明显提高与集料的黏附性能，增加沥青混合料的强度，提高沥青路面的柔性和疲劳强度。(www.xing528.com)

② 炭黑。炭黑是由石油、天然气等碳氢化合物经高温不完全燃烧而生成的高含碳量的粉状物质，在改性好的SBS改性沥青中掺入炭黑综合改性，可使改性沥青的黏度增大，回弹性能提高。

③ 玻纤格珊。将一种自黏结构型的玻璃纤维格珊，用一种专门的摊铺机铺设，铺在沥青混合料层中，耐热、黏接性好。这些格珊对提高改性沥青的高温抗车辙能力及低温抗裂性能都有良好的效果，同时还可防止沥青路面出现反射性裂缝。

3.我国改性沥青标准

（1）《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）规定各类聚合物改性沥青的质量应符合表 9.15 的技术要求。当使用表列以外的聚合物及复合改性沥青时，可通过研究制定相应的技术要求。

（2）关于改性沥青的分类及适用范围。我国目前乃至今后相当长的一段时间内，可能使用的聚合物改性剂主要有SBS、SBR、EVA、PE，因此将其分为SBS（属热塑性橡胶类）、SBR（属橡胶类）、EVA及PE（热塑性树脂类）3类。其他未列入的改性剂，可以根据其性质，参照相应的类别执行。

Ⅰ类：SBS热塑性橡胶类聚合物改性沥青。Ⅰ-A型及Ⅰ-B用于寒冷地区，Ⅰ-C型用于较热地区，Ⅰ-D型用于炎热地区及重交通路段。

Ⅱ类：SBR橡胶类聚合物改性沥青。Ⅱ-A型用于寒冷地区，Ⅱ-B型和Ⅱ-C型用于较热地区。

Ⅲ类：EVA、PE热塑性树脂类聚合物改性沥青，适用于较热和炎热地区。通常要求软化点温度比最高气温月到达的最高空气温度要高20°C左右。

根据沥青改性的目的和要求在选择改性剂时，可做如下初步选择：

① 为提高抗永久变形能力，宜使用热塑性橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

② 为提高抗低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类改性剂。

③ 为提高抗疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

④ 为提高抗水损害能力，宜使用各类抗剥落剂等外掺剂。

4.改性沥青的应用和发展

目前，改性沥青可用做排水或吸音磨耗层及下面的防水层；在老路面上做应力吸收膜中间层，以减少反射裂缝，在重载交通道路的老路面上加铺薄或超薄的沥青面层，以提高其耐久性；在老路面上或新建一般公路上做表面处理，以恢复路面的使用性能或减少养护工作量等。在使用改性沥青时，应当特别注意路基、路面的施工质量，以避免产生路基沉降和其他早期破坏；否则，使用改性沥青就达不到应有的效果。

SBS改性沥青无论在高温、低温、弹性等方面都优于其他改性剂，所以，我国改性沥青的发展方向应该以SBS改性沥青作为主要方向。尤其是现在，SBS的价格比以前有了大幅度的降低，就成本这一项，它就可以和PE、EVA竞争。明确这一点对于我国发展改性沥青十分重要。