改性沥青在道路工程中的应用

陈志刚，袁腾方，刘小平

(1.长沙先导投资控股有限公司，湖南长沙 410000;2.桂武高速公路建设开发有限公司，湖南郴州 423000)

随着我国基础建设的不断展开，交通体系的逐步完善，沥青路面的建设规模逐渐扩大。由于普通沥青存在粘结力差、延伸度低、含蜡量高、温度敏感性大等性能缺点，考虑以后交通量的增加以及冬夏、日夜温差大等因素，对沥青路面的质量提出了更高的要求，高质量的沥青的需求量呈上升趋势［1］。

目前沥青改性常用的手段是在沥青中加入一定量橡胶、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂(改性剂)，使沥青在感温性、稳定性、耐久性、粘附性、抗老化性等方面都得到全面改善，从而提高沥青路面的使用性能［2］。SBS和废旧橡胶粉是众多改性剂中应用最广泛的两种。由于改性沥青的重大应用价值，国外早在20世纪40年代就有相关研究和应用，我国近年来对沥青改性技术进行了初步探索和研究［3］。其研究范围包括SBS、废旧橡胶粉改性沥青的机理、配方、生产工艺及施工条件对沥青改性效果的影响、确定最优配方和工艺，从而应用于道路沥青改性［4］。

1 SBS改性沥青

将SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯的嵌段共聚物)加入热沥青中，在一定的温度和机械剪切力作用下，与沥青形成均匀混合体，该混合体为SBS改性沥青。改性后的沥青，与原沥青相比，其高温粘度增大，软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能，具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力，并极大地改善沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑性能。目前SBS改性沥青已得到了工程界的广泛关注和高度重视，收到了良好的社会与经济效益［5，6］。

SBS改性乳化沥青是以基质110#沥青为基料，以SBS复合粘接剂为改性材料，而后添加乳化剂，在一定工艺流程下，经过掺配、混溶，制备成具有某种特性的改性沥青混合乳液。SBS改性乳化沥青因其良好的粘接性能、抗变形能力和温度稳定性在应用于道路沥青层间处理时取得良好的效果。以SBS改性乳化沥青代替普通沥青作透层、粘层，其防水、粘结、抗剪能力等方面都优于普通沥青，能有效地减少路面损坏，提高路面使用寿命。

国内有相应工程做了普通沥青和SBS改性乳化沥青对比段试验，发现SBS改性乳化沥青，改善了普通沥青难以渗透的问题，达到了下渗上联、固结防水的效果，是一种很好的透层油材料。能大幅度改善道路沥青路面层间结合状况，减少使用过程中各种病害的发生。

用SBS改性沥青铺筑沥青混凝土路面，国内首推首都机场，北京人修建的SMA机场跑道，被当时的交通部部长誉为中国最好的道面，并获得来自各界各国的专家一致称赞。从此，国内掀起了推广SBS改性沥青的高潮。近几年来，在各大高速公路、市政工程或养护工程上得到大力推广，采用了大量的SBS改性沥青。见表1、表2。

2 橡胶沥青

根据ASTM的定义，橡胶沥青(AR)就是“沥青、回收轮胎橡胶和某些添加剂混合而成的胶结料，橡胶粉至少占到总量的15%，并且与热沥青充分反应，橡胶颗粒产生融涨”［7］。利用废胶粉制作橡胶沥青不仅能明显改善沥青的高、低温性能，减少沥青路面的龟裂和老化，提高车辆的行驶安全和路面的使用寿命，还可回收利用废旧橡胶，减少固体废弃物的污染。

表1 济南重交路桥工程有限公司近年来SBS改性沥青现场加工业绩

表2 山东大山路桥工程有限公司今年来SBS改性沥青现场加工业绩

橡胶沥青的特点:①橡胶沥青的黏度大，可以牢固地黏结在基层、水泥(或沥青)混凝土路面上。在同等温度条件下，橡胶沥青本身的抗拉力要优于SBS改性沥青，可以很好地抵抗基层反射裂缝，并具有良好的封水及防滑效果，尤其适用于南方高温多雨地区的使用;②橡胶沥青劲度模量随温度变化的幅度较小，温度敏感性小。软化点高，大大提高了抗高温变形能力及高温防车辙能力;橡胶沥青低温劲度模量远低于一般SBS改性沥青，低温抗裂性能优异;③因为胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂，因此提高了道路抗老化、抗氧化能力，优异的抗疲劳性使得橡胶沥青具有极好的耐久性;④橡胶沥青有路面减噪效果，大量使用废旧轮胎，既节约了能源，也有利于环境保护。

自从1983年在加州一个道路改建项目应用以来，由于其表现出相对优越的性能及能够消化大量废弃轮胎的特性，橡胶沥青在美国、德国等多个国家得到了广泛使用。近几年来，橡胶沥青在我国市政改建、新建道路及高速公路上逐步得到了应用(广西隆百高速为我国首条大规模采用橡胶沥青路面设计施工的环保型高速公路)。见表3。

目前橡胶沥青推广应用的障碍:①橡胶材料市场混乱，一部分橡胶粉粒的原材料根本不是废旧轮胎，而是天然橡胶，背离了橡胶沥青生态环保的初衷，并造成了价格的混乱;②质量控制差或没有控制;③我国尚无正规的有关废胶粉改性沥青技术规范的行业标准正式出台;④混合料设计方法没有改变或不愿意改变;⑤寒冷天气下施工局限性(最佳施工温度最好高于18℃，采用温拌技术除外)。

这些瓶颈问题，限制了橡胶沥青的推广。这些就需要相关职能部门尽快出台相关法律法规规范橡胶沥青，尽快让这一优秀产品在道路建设中得到普及。

表3 山东大山路桥工程有限公司今年来橡胶沥青现场加工业绩

3 经济性比较

从工程经济方面，比较两种改性沥青与普通沥青的造价。各方案造价依据定额估算，不含沥青混凝土运输费。

1)方案一:普通沥青混凝土路面结构。

乳化沥青封层+高分子聚合玻纤防渗防裂土工布+7 cm沥青混凝土AC—25+乳化沥青粘层+5 cm沥青混凝土AC－20+乳化沥青粘层+4 cm沥青混凝土AC－13。见表4。

表4 普通沥青路面结构方案单价估算 (元·m－2)

2)方案二:SBS改性沥青路面结构。

乳化SBS改性沥青封层+高分子聚合玻纤防渗防裂土工布+7 cm沥青混凝土AC—25+乳化SBS改性沥青粘层+5 cm沥青混凝土AC—20+乳化SBS改性沥青粘层+4 cm SBS改性沥青SMA—13，见表5。

表5 SBS改性沥青路面结构方案单价估算 (元·m－2)

3)方案三:橡胶沥青路面结构。

将方案二中4 cm SBS改性沥青SMA—13换成4 cm橡胶沥青AR—AC—13，其他与方案二相同。见表6。

表6 橡胶沥青路面结构方案单价估算 (元·m－2)

上面的造价对比表明:

1)将封层及粘层材料提高为乳化SBS改性沥青，造价增加9.5 元/m2，仅增加3.6%(计入运输费用，升高比例更低)。考虑到乳化SBS改性沥青做为沥青层间材料的良好效果，此种材料作为封层及粘层可以推广使用。

2)相对于普通沥青混凝土路面，SBS改性沥青路面(仅面层为SBS改性沥青)造价增加7.7%，橡胶沥青路面(仅面层为橡胶沥青)造价增加16%。考虑到其相对优良的特性，及对工程造价增加的有限性，改性沥青在改建、新建道路工程中具有相当的竞争力。

4 结语

改性沥青在提高路面高温下抗车辙的能力、低温下抗开裂的能力、提高路面耐磨耗能力和延长路面的使用寿命等方面表现出了很大的优越性。但是必须明确一点，并不是使用改性沥青就能够保证沥青路面的施工质量，因此，在沥青混凝土路面施工过程中，首先还是要高度重视提高现场施工水平，减少施工的变异性，才能从根本上保证沥青路面的整体施工质量。

［1］姚德宏.我国公路建设与沥青需求［J］.石油炼制与化工，2001，32(2):63－65.

［2］JTJ 036—98，公路改性沥青路面施工技术规范［S］.

［3］程 源.废胶粉应用前瞻［J］.合成橡胶工业，2001，24(2):65－66.

［4］彭益民.路用沥青改性的机理、现状及发展趋势［J］.公路工程，2009，34(4):145 －154.

［5］王晓初，朱浮声，王奕鹏.SBS改性沥青路面经济效益和应用前景分析［J］.沈阳大学学报，2004，16(6):52－63.

［6］张 露，高晓明，朱少颖.SBS改性乳化沥青在赤通高速公路施工中的应用［J］.内蒙古公路与运输，2009，112:27 －29.

［7］加利弗尼亚运输部.橡胶沥青应用指南［Z］.2006.