通常由石油加工厂生产的沥青并不能完全满足土木工程对沥青的性能要求，即良好的低温柔韧性，足够的高温稳定性，一定的抗老化能力，较强的黏附力，以及对构件变形有良好的适应性和耐疲劳性等。因此，常用矿物填料和高分子合成材料对沥青进行改性。改性沥青主要用于生产防水材料。
（1）矿物填料改性沥青
在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的黏性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，主要适用于生产沥青胶。
矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒、云母粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、高岭土、白垩粉等。
掺入沥青中的矿物填料能被沥青包裹而形成稳定的混合物的前提是：
①沥青能润湿矿物填料；
②沥青与矿物填料之间具有较强的吸附力，并不为水所剥离。
一般由共价键或分子键结合的矿物属憎水性（即亲油性）的材料（如滑石粉等），对沥青的亲和力大于对水的亲和力，所以滑石粉颗粒表面所包裹的沥青不会被水所剥离。虽然由离子键结合的矿物属亲水性矿物不亲油（如碳酸盐、硅酸盐、云母等），但由于沥青中含有酸性树脂，它是一种表面活性物质，能够与矿物颗粒表面产生较强的物理吸附作用。故这些矿物填料也能与沥青形成稳定的混合物。但矿物掺量要适当，一般掺量为20%~40%时效果较好。
（2）橡胶改性沥青
橡胶是石油沥青的重要改性材料，它与石油沥青有很好的混溶性，能使沥青兼具橡胶的很多优点，例如，高温变形性小，低温柔性好，克服了沥青热淌冷脆的缺点，提高了其强度、延伸率和耐老化性等。由于橡胶的品种和掺入方法不同，故各种橡胶沥青的性能也不相同。现将常用的品种分述如下：
1）氯丁橡胶改性沥青
石油沥青中掺入氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。氯丁橡胶掺入的方法有溶剂法和水乳法。溶剂法是先将氯丁橡胶溶于一定的溶剂（如甲苯）中形成溶液，然后掺入液态沥青中并混合均匀即可。水乳法是将橡胶和石油沥青分别制成乳液，然后混合均匀即可使用。
2）丁基橡胶改性沥青(www.xing528.com)
丁基橡胶沥青的配制方法与氯丁橡胶沥青类似，且稍简单些。将丁基橡胶碾切成小片，在搅拌时把小片加热到100℃的溶剂中（不得超过110℃），制成浓溶液。同时将沥青加热脱水熔化成液体状沥青。通常在100℃左右把两种液体按比例混合搅拌均匀并进行浓缩15~20 min。丁基橡胶在混合物中的含量一般为2%~4%。也可以将丁基橡胶和石油沥青分别制备成乳液，然后再按比例把两种乳液混合即成。丁基橡胶沥青具有优异的耐分解性，并有较好的低温抗裂性能，多用于道路路面工程和制作密封材料及涂料。
3）热塑性丁苯橡胶（SBS）改性沥青
SBS热塑性橡胶兼有橡胶和塑料的特性，常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料。所以采用SBS橡胶改性沥青，其耐高、低温性能均有较明显提高，制成的卷材弹性和耐疲劳性也大大提高，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。SBS的掺入量一般为5%~10%，此类改性沥青主要用于制作防水卷材，也可用于制作防水涂料等。
4）再生橡胶改性沥青
再生橡胶掺入石油沥青中，同样可大大提高石油沥青的气密性、低温柔性、耐火性、耐热性、黏结性和不透气性。在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均需应用。
由于石油沥青中含芳香性化合物较少，使得树脂和石油沥青的相溶性较差，故可用的树脂品种较少。常用的树脂有：古马隆树脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛树脂及天然松香等。
古马隆树脂呈黏稠液体或固体状，浅黄色至黑色，易溶于氯化烃、酯类、硝基苯等，属热塑性树脂。将沥青加热溶化脱水，在150~160℃情况下，把古马隆树脂加入熔化的沥青中，并不断搅拌，再把温度升至185~190℃，保持一定时间，使之充分混合均匀，即得到古马隆树脂改性沥青。树脂掺量约40%，这种沥青的黏性较大。
将沥青加热熔化脱水再加入高密度聚乙烯，并不断搅拌达30 min，温度保持在140℃左右，即可得到均匀的聚乙烯树脂改性沥青。用直馏沥青28%、氧化沥青30%、聚乙烯树脂3%、渣油5%、矿粉填料25%，可制得具有自黏性的混合物。
此外，用无规聚丙烯（APP）对石油沥青改性做涂层材料，用聚酯无纺布和玻璃纤维做基胎，则可制成具有良好的弹塑性、耐高温性和抗老化性的APP改性沥青卷材。
（3）橡胶和树脂共混改性沥青
同时用橡胶和树脂来改善石油沥青的性质，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性。由于树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故能取得较满意的综合效果。
在加热熔融状态下，沥青与高分子聚合物之间会发生相互侵入和扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙内，同时聚合物分子的某些链节扩散进入沥青分子中，从而形成凝聚网状混合结构，由此而获得较优良的性能。这种改性沥青可用于生产卷材、片材、密封材料和防水涂料等。
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