高性能SBR复合改性沥青研究

关怡多

（中路高科交通检测检验认证有限公司，北京 100080）

0 引言

交通运输行业是国民经济发展的命脉，不仅关乎人们的日常出行，对于经济社会的发展和建设也有着至关重要的作用。随着交通出行需求的增加，道路不仅要承受日益增加的交通荷载，也需要适应一些恶劣的气候环境。传统的沥青路面逐渐暴露出其在高温、低温和重负荷条件下的一系列问题。例如，高温容易使沥青软化，而低温下沥青易发生脆裂，交通荷载易导致路面变形等。这些问题给道路的使用寿命和使用安全造成严重威胁，因此加强对新型沥青材料的研究和应用显得愈发重要。

1 高性能SBR 复合改性沥青的概述及制备

对于改性沥青的研究，最早始于国外。从19 世纪法国使用天然橡胶制备改性沥青至今，关于改性沥青的研究发展已经有上百年的历史。据不完全统计，我国约有140×104t/a 的废旧轮胎，增长速度年均15%，利用率却仅为发达国家的30%左右，因此，加强对复合改性沥青的应用对于道路工程施工具有重要意义。SBR 复合改性沥青是一种采用丁苯橡胶作为改性剂的道路材料。通过在传统沥青中引入丁苯橡胶，以改善沥青路面的力学性能、稳定性和耐久性。SBR 复合改性沥青在高温下具有良好的弹性和稳定性，可以有效减缓沥青的软化和变形[1]。

SBR 复合改性沥青的制备一般有两种思路，一种是向基质沥青中加入SBR 制备改性沥青，另一种是将SBR 作为添加剂，将其加入废橡胶粉改性沥青中（见图1），由于涉及沥青和SBR 丁苯胶乳的混合，因此需要综合考虑混合比例、温度和剪切等因素。制备SBR复合改性沥青的重点在于选取高质量的原材料，一般情况下，常用的沥青原材料为道路用石油沥青，而SBR 丁苯胶乳则通过聚合丁苯和丁二烯来获得，选用具有一定分子量的SBR 丁苯胶乳，可以有效改善沥青的性能。此外，还需要准备一些辅助材料，如增黏剂、抗老化剂等，用于调节复合改性沥青的性能。混合是SBR 复合改性沥青制备过程中的关键步骤，需要控制沥青和SBR 丁苯胶乳的比例，通常以质量比或体积比来表示。温度的选择会影响到沥青和SBR 丁苯胶乳的混合均匀性和相容性，需将沥青预热至一定温度，然后将SBR 加入其中，通过搅拌等方式进行混合。较高的温度有利于降低SBR 的黏度，促进与沥青的混合，但过高的温度可能引起SBR 的热分解和氧化，影响沥青的性能。剪切作用是SBR 复合改性沥青制备过程中的又一重要因素，其有助于提高复合改性沥青的均匀性和相容性。在特定的试验室条件下，可采用高剪切搅拌器或其他剪切设备。

图1 SBR 复合改性沥青制备

2 高性能SBR 复合改性沥青的应用场景

2.1 城市主干道路面

城市主干道路面是城市交通的关键组成，承载着大量车辆和行人流量。在高温的夏季，城市主干道路面容易受到高温的影响而软化，导致路面变形，对车辆行驶的稳定性产生负面影响。在此情况下，应用SBR 复合改性沥青可以有效减缓沥青的软化速度，保持路面的稳定性和平整性，提高路面的耐久性，并有效减少路面龟裂的产生和扩展，进一步延长路面寿命[2]。

此外，在城市主干道这样高频率使用的路段，路面容易受到车辆行驶和紫外线辐射的影响，而SBR 复合改性沥青具有较强的抗老化性能，有利于延缓路面的老化速度，减少维护频率和成本。在明确应用高性能SBR 复合改性沥青后，需要对城市主干道进行交通调查和路面评估，掌握道路的交通流量、车辆荷载、路面状况以及破损程度等信息；结合交通调查和路面评估结果，道路工程师将制订相应的设计方案，包括路面结构设计、材料选用和施工方法等；选择高性能SBR 复合改性沥青和其他配套材料，如矿料、沥青混合料、沥青切割胶等，保障材料质量符合相关标准；对原有路面进行必要的修复和处理，包括填补裂缝、修复坑洼和刨除旧沥青等，以确保路面的平整和稳固；将高性能SBR 复合改性沥青与矿料、填料等按照一定的比例进行混合，确保混合料的均匀性和稳定性；采用沥青铺设机或手工铺设将混合料均匀铺设在路面上，并进行初期压实，确保路面的密实性；采用压路机对新铺设的沥青进行压实，提高路面的密实度和抗压性能。之后进行养护，以保证路面充分硬化和稳固；根据道路设计标准，开展路面标线施划，标示车道、停车位等交通标志，确保道路交通有序；在完成道路建设后，对路面进行定期监测与维护，及时处理出现的裂缝和损坏[3]。

2.2 高速公路路面

高速公路是国家的交通干线，其路面要求具有高强度、高稳定性和高耐久性，但由于承载着大量的车辆交通，沥青路面易受交通荷载影响而发生变形，同样，高速公路因长期承受交通荷载的频繁作用，也易产生疲劳裂缝[4]。SBR 复合改性沥青具有较高的抗变形能力，能够有效规避路面沉陷和车辙问题，同时，其能够改善路面的抗疲劳性能，减缓裂缝的产生和扩展，延长路面的使用寿命。高速公路在长期运行的情况下，还容易受到风雨等自然因素的影响，SBR 复合改性沥青能够有效增加路面的黏结性和抗剥落性，提高路面的稳定性。

针对此种情况，应先根据高速公路的交通流量、车速、车辆荷载以及路面状况等信息进行综合调查和评估；制订适合高速公路路面的设计方案，包括路面结构设计和材料选用；选择高性能SBR 复合改性沥青和其他相应材料，并对高速公路路面进行必要的修复和处理，确保路面的平整和稳固；采用沥青铺设机对混合料进行均匀铺设，并进行初期压实，安排压路机对新铺设的沥青进行压实，之后进行养护和后期压实；根据高速公路标准进行路面标线施划，对高速公路路面进行定期监测与维护。

2.3 机场跑道

机场跑道是飞机起降和滑行的区域，对路面性能要求极高。机场跑道需要承受飞机的重压和冲击，而SBR 复合改性沥青具有较高的抗压强度，能够保证路面的稳定性和安全性。机场跑道易受雨水和积水的影响，得益于SBR 复合改性沥青良好的抗水性能，能够减少水损伤对路面的影响；在飞机起降过程中，跑道需要具有良好的抗滑性，而SBR 复合改性沥青能够提高路面的摩擦系数，确保飞机的安全起降。SBR 复合改性沥青在该场景同其他场景的应用有着一定的相似之处，首先，需对机场跑道进行交通调查和路面评估，了解机场跑道的负荷要求和使用情况；其次，根据机场跑道的特殊要求，制订适合机场跑道的设计方案，包括路面结构和材料选用；再次，选择高性能SBR复合改性沥青和其他配套材料，确保材料的质量和性能，并对机场跑道进行必要的修复和处理，保证其平整和稳固；最后，选用合理的施工机械进行施工，并制订科学的养护计划，有序开展维护工作[5]。

2.4 山区公路

山区公路地势复杂，路况恶劣，路面要求具有较高的抗裂、抗滑和抗变形能力。山区公路易受气候变化和地质条件的影响，而SBR 复合改性沥青能够有效减少路面裂缝的产生和扩展，提高路面的抗裂性能；山区公路多为蜿蜒曲折的路段，容易出现湿滑和结冰现象，SBR 复合改性沥青能够提高路面的摩擦系数，增强路面的抗滑性，减缓路面的变形速度，延长路面的使用寿命。山区公路的施工环境较为特殊，需要克服诸多技术难点和管理问题，要想实现对复合改性沥青的应用，就需要先对山区公路进行基层处理，保证基层平整和强度符合要求；对旧有路面进行必要的修复和处理，确保路面整体的平整和完好；将高性能SBR 复合改性沥青铺设在基层上，采用热拌或冷拌施工方式，促进沥青与基层的牢固结合；使用道路摊铺机将SBR 复合改性沥青均匀摊铺在公路上，利用压路机进行充分压实，提高路面的密实度和强度；定期进行养护和维修，确保路面的平整和安全使用。值得注意的是，山区的地理位置和地质条件较为特殊，需要选取合理的沥青摊铺机械。

3 高性能SBR 复合改性沥青的应用策略

3.1 合理选用施工材料

高性能SBR 复合改性沥青的材料选用是确保路面性能的基础，合理选用高质量的沥青和SBR 改性剂，对于提高路面性能和耐久性至关重要。施工单位需要根据道路工程的要求和气候条件，选择合理的沥青原材料，对于高温地区，建议选择高黏度沥青，以提高路面的稳定性；对于低温地区，则建议选择低黏度沥青，以确保路面的柔性性能。需综合考虑沥青的软化点、黏度、弹性模量等性能指标，保证选用的沥青具有较好的抗软化、抗变形和抗龟裂能力。选择经过质量认证的沥青供应商，确保沥青质量符合国家标准和道路工程要求。基于不同道路工程的要求，选择合适的SBR 改性剂类型，不同类型的SBR 具有不同的改性效果，一般选用具有适当分子量和优良性能的丁苯橡胶，以确保SBR 复合改性沥青具有优异的弹性和稳定性。通过供应商之间的对比，选择具有良好信誉和质量保证的SBR 供应商，保障SBR 改性剂质量[6]。

3.2 优化材料配比设计

合理的配比设计是高性能SBR 复合改性沥青应用策略的核心，通过优化配比，可获得具有优异性能的SBR 复合改性沥青。根据道路工程的实际情况，制订合理的试验方案，包括SBR 改性剂含量、沥青种类和含量等。在试验室条件下进行系列试验测试，包括SBR 复合改性沥青的黏度、软化点、弯曲强度、抗拉强度、龟裂指数等性能测试；对试验数据进行统计和分析，明确不同配比下SBR 复合改性沥青的性能差异，确定最佳配比方案；根据试验数据，建立SBR 复合改性沥青性能与配比之间的数学模型，例如强度与配比的关系、抗龟裂性能与配比的关系等；利用数学模型预测不同配比下SBR 复合改性沥青的性能，明确最优配比，使SBR 复合改性沥青具有最佳性能。

3.3 科学选择施工工艺

高性能SBR 复合改性沥青的施工工艺直接影响到路面的质量和性能，合理的施工工艺是新型沥青材料应用的重要环节。热拌施工适用于大面积施工，可充分混合沥青和SBR 改性剂，提高SBR 复合改性沥青的均匀性和稳定性，在热拌施工中，需要控制好施工温度，避免沥青和SBR 改性剂的过度分解。冷拌施工适用于小面积施工，可节约能源和材料。在冷拌施工中，需要加入合适的改性剂和辅助剂，以保证SBR 复合改性沥青的性能；适量添加增黏剂，有利于提高SBR 复合改性沥青的黏度，增强沥青和基层的黏结性，保障路面的稳定性；合理添加抗老化剂，能够延缓SBR 复合改性沥青的老化速度，提高路面的耐久性和抗裂性能；控制沥青的施工温度，确保沥青具有合适的流动性和黏附性，保证其与基层的牢固结合；施工时还要考虑环境温度对施工的影响，避免在极端高温或低温条件下进行施工。

3.4 推进后期养护维护

高性能SBR 复合改性沥青的养护维护是保证道路工程长期稳定使用的关键，合理的养护维护措施能够延长路面的使用寿命。定期对SBR 复合改性沥青路面进行全面检查，发现裂缝、坑洼等问题需及时处理；对使用的沥青和SBR 改性剂进行质量检查，确保材料的质量符合标准要求；对出现的裂缝进行及时补修，采用热补或冷补等方式，防止裂缝扩大影响路面稳定性；对出现的坑洼进行及时修复，采用补土或更换路面等方式，确保路面平整；定期进行表面处理，如喷涂封层等，增加路面的光滑度和抗老化性能；对老化路面进行沥青涂覆，恢复路面的弹性和稳定性；及时清理路面积水和杂物，防止水损伤对路面的影响，保持道路的卫生和整洁。

4 结语

高性能SBR 复合改性沥青作为一种优质的路面施工材料，在道路工程中展现出了其独特的优势和潜力，为道路工程提供了一种高质量、高性能的路面材料选择。但是，施工人员也应意识到在实际应用中仍然存在一些挑战，例如成本控制、新材料与传统材料的融合等。因此，需继续深入研究高性能SBR 复合改性沥青的相关技术，不断完善应用策略，以满足不同道路工程的需求。在未来，将持续推进高性能SBR 复合改性沥青的研究与应用，使其在交通基础设施建设中发挥更加重要的作用。通过持续的努力和创新，有助于进一步提高高性能SBR 复合改性沥青的性能和适用范围，为道路交通事业的发展作出更大贡献。