改性沥青的生产与施工工艺探讨

孙志国，张 杰

(黑龙江省公路勘察设计院哈龙江分院)

1 改性沥青的特点及改性剂的种类

改性沥青能改善沥青混合料的路用性能，有效防止或延缓路面损害，延长路面使用寿命，具体表现在以下几个方面。

(1)提高抗永久变形能力。(2)提高抗低温开裂能力。(3)提高抗老化能力。(4)提高抗疲劳能力。(5)提高粘结力，减少裸露状况下混合料表面产生剥离。(6)改善沥青的敏感性。

目前，我国用于道路使用的改性剂大体分为以下三类。

Ⅰ类热塑性橡胶类。代表品种SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯的嵌段聚合物)具有良好的热稳定性和低温抗裂性，可增加沥青的粘附性，有较大的弹性恢复率，表现在出现车辙和低温开裂后，有较强的自我恢复能力。SBS又分为Ⅰ-A、Ⅰ -B、Ⅰ -C、Ⅰ -D四种类型，Ⅰ-A、Ⅰ-B适用于寒冷地带;Ⅰ-C用于较热地区;Ⅰ-D用于炎热地区和重交通段。

Ⅱ类橡胶类。代表品种SBR(丁苯橡胶)，有良好的抗低温开裂和疲劳开裂能力，主要用于北方寒冷地区。

Ⅲ类树脂类。主要品种聚乙烯(PE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)可改善沥青的高温稳定性，适用于南方炎热地区，要求软化点温度比最高使用温度的最大日空气温度要高20℃左右。

2 改性沥青的生产

2.1 改性剂的选择

一般选择改性剂时，主要根据改性的目的和要求选择适合的改性剂种类，要提高沥青的高温稳定性，可选择SBS、EVA、PE;改善沥青的低温开裂可选择SBS、SBR;通过大量的试验工作，对几种改性剂的性能测试结果如下。

高温稳定性:SBS使软化点提高最多，即SBS＞SBR＞EVA＞PE。

低温抗裂性:SBS使5℃延度的幅度增大，SBR增加幅度比SBS小，EVA略有增加，而PE使延度降低。

弹性恢复:SBS改性沥青的弹性恢复极好，SBR比SBS的弹性差，EVA有一定的弹性，PE几乎无弹性。

60℃粘度:SBS增大最多，其次是PE、EVA、SBR。

综合性指标(针入度指数PI):SBS使PI增大最显著，其次是EVA、PE、SBR。

通过上面的性能对比说明，SBS的耐高温、低温性能、弹性恢复的性能都非常突出，对温度敏感性下降所起的作用是PE和EVA无法相比的，同时也说明了SBS适合在各种气候条件下使用，而SBR只适合在寒冷条件下使用，PE及EVA适合炎热气候，所以SBS成为目前最为普遍使用的道路沥青改性剂。

2.2 基质沥青的选择

(1)基质沥青应符合重交沥青的技术标准要求。

SBS改性沥青的突出优点就是低温延度性能的大幅提高，因而对基质沥青的低温延度(15℃)也有较高要求，同时蜡含量不能太高，蜡含量高，基质沥青与SBS的相容性差，改性效果不理想，其感温性指标PI值也越小。

(2)必须考虑基质沥青与改性剂的配伍性。

基质沥青与改性沥青之间存在配伍性的问题，沥青作为一种石油提炼产物，其成分相当复杂，通常的三大指标不能完全反映沥青的内在组成性质，研究表明，聚烯类的改性剂与饱和分含量高的沥青相容性较好，而橡胶类(SBR)，热塑性橡胶类(SBS)则与芳香分含量的沥青相容性好，沥青质含量较大的沥青与聚合物的相容性较差。研究认为，沥青组分在:饱和分8％～12％，芳香分及树脂为85％～89％，来历请值为1％～5％时相容性较好。

(3)必须选择适合的基质沥青标号。

一般来说，基质沥青用通常工艺手段SBS改性后，其25℃针入度要下降20～25，所以，加工Ⅰ-D级一般选用70#沥青，Ⅰ-C级一般选用90#沥青，Ⅰ-B级一般选用110#沥青。

2.3 改性沥青生产工艺

SBS改性沥青的加工过程一般包括改性剂的溶胀、磨细分散、孕育三个阶段，每一阶段的加工温度和时间是关键因素，一般来说，溶胀温度为165～175℃;分散温度为175℃左右，孕育温度165℃左右，加工时间则视加工工艺及技术质量控制确定。SBS的熔点在180℃左右，基质沥青的温度越高，SBS越易被熔化，但沥青的温度越高，沥青自身也容易老化，一般在160～180℃时SBS有较好的柔韧性，易于加工，但如超过190℃，SBS会被不同程度的氧化、焦化、分解，造成使用性能降低。

3 改性沥青的质量控制要求

(1)相容性要好，即改性剂粒子很细，很均匀地分布于沥青中，不发生凝聚成絮状、块状、分层、离析等现象。

(2)针入度、软化点、延度三大指标其变化值越大，说明改性效果越好，SBS改性沥青的最大特点是高温、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、回弹率为主要指标;离析作为量化控制指标;SBR改性沥青的最大特点是低温性能得到改善。所以，以5℃低温延度为主要控制指标，而EVA和PE改性沥青是高温性能得到改善，所以以软化点为主要控制指标。

(3)老化试验采用旋转薄膜烘箱，是因为试验过程中沥青是在一竖直面内旋转，试样始终保持旋转和搅拌状态，比较接近老化的实际情况，而在薄膜加热试验中，试样基本处于静止状态，必然有一定程度的离析，不能完全反映实际情况。

4 混合料拌制

(1)改性沥青加热170～180℃，矿料加热190℃，混合料出厂温度170～185℃。

(2)由于改性沥青的粘度大，混合料拌制温度高，故需较大拌和时间，但时间过长有两个不良影响:一是降低拌和效率;二是沥青的高温老化降低沥青的性能，具体时间应经过试拌确定。

5 运输、摊铺、碾压

(1)采用大吨位自卸车、加盖有防雨功能的蓬布防止降温、分堆装料、减少离析。

(2)摊铺前，对下层彻底清扫。

(3)对拌和机、摊铺机、压路机、运料车认真检查和保养，计算拌和产量，做到摊铺速度均匀，摊铺机一天只停一次机，只出一道横缝。

(4)改性沥青的粘度及硬度较大，料车运输结束时，应将车厢边缘外的存料清干净，仅靠自卸车的反复振动不一定能脱落，结块的混合料落入沥青混凝土中，会造成摊铺的麻烦。

(5)摊铺温度最低不超过160℃，摊铺前，熨平板充分预热20min左右，摊铺表面均匀一致，无离析。

(6)SBS改性沥青粘度高，如初压温度低，难以压实，过度碾压会出裂缝。因此碾压掌握2个原则:紧跟、慢压、高频、低振;先静后振，再柔压。

(7)复压温度在140～160℃有较高的压实效果。碾压终了温度应控制在120℃为宜;120℃以下时，碾压效果已不明显。

(8)碾压速度4～6m/min，复压时使用轮胎压路机;终压光轮碾压2遍，速度可快些，消除轮迹，压实成型。

(9)严禁压路机急刹车、急停，起步要慢，碾压时从幼轮在后，以免留下波浪，碾压重叠在30cm左右。

6 路面切缝

人工将端部混合料铲后再予碾压，用3m直尺检查平整度，并将当时坡下部分用切割机切掉、并清除，切缝必须平直。将缝边的污染物擦干净，并涂刷粘层沥青。

[1] 沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青[M].人民交通出版社，1998.

[2] 熊焕荣.公路路基路面施工监理指南[M].人民交通出版社，1999.

[3] 李殿健.沥青路面施工机械与机械化施工[M].人民交通出版社，1999.