石料改性——提升酸性石料与沥青粘合程度工艺

马俊博 康佳伟 周云飞 毛纲 段东振 孙萍

摘 要：使用新的产品工艺将石料改性剂覆盖于石料表面，在石料表面形成一层牢固的薄膜，利用石料改性剂的化学特性石料与沥青的紧密结合，解决了以往只能使用碱性石料铺设道路的问题，降低了石料成本、提高路面的耐磨、抗车辙能力且明显改善沥青混合料的抗高温能力与水稳定性、延长道路的使用寿命。

关键词：石料改性剂；沥青；混合料；粘合；酸性石料

一、国内外石料改性剂发展现状

石料改性剂在近几年的公路建设中得到了广泛的应用。中国作为全球最大的改性沥青和沥青改性剂市场，其需求规模在2020年及以前持续增长。尽管在2022年，由于疫情反复和需求复苏不及预期，沥青改性剂的产量和需求量分别下降到29.4万吨和30.1万吨，但整体上仍处于上涨的趋势。

国外在石料改性剂的技术研发和应用方面相对领先，特别是在新型改性剂的研发和生产方面。随着全球环保意识的提高，国外对沥青排放的环保要求也越来越高，推動了低排放、高性能的改性剂的需求增长。在国外，石料改性剂已广泛应用于公路、桥梁、机场等各类基础设施建设中，为提升工程质量和使用寿命发挥了重要作用。

国内外石料改性剂的发展都呈现出稳步增长的趋势，尤其是在中国，随着基础设施建设的不断推进和环保要求的提高，对高性能、低排放的改性剂的需求将持续增长。同时，随着技术的不断进步和市场的竞争加剧，石料改性剂的性能和应用领域也将得到不断拓展和优化。

二、石料改性剂产品介绍

（一）产品性能介绍

1．粘附性能强大

粘附性是指沥青与石料之间由于其化学和物理特性而产生的吸附能力。如果粘附性能不足，则会对路面的强度以及耐久性造成很大的影响。通过对酸性石料花岗岩进行水煮法实验，可以得出以下结果：涂抹改性剂后，黏附等级可达到最高等级5级。

2．抗高温车辙变形能力强大

车辙在高温地区对路面造成的灾害最为严重，沥青混合料在高温条件下，易产生稳定性不足的情况。车辙试验数据表明，对于酸性石料，石料改性剂可以大大提高沥青混合料的高温抗车辙变形能力，提升1.5～3倍；对于碱性石料，可提高30%～60%。石料改性剂可以多方面改善酸性石料和碱性石料的沥青混合料路用性能，尤其对酸性石料的高温稳定性贡献最大，同时还可明显改善沥青混合料的抗疲劳能力与水稳定性。

3．抗水损害能力强大

水损害是目前我国特别是南方高温多雨地区沥青路面病害最严重的一种形式，沥青混合料在湿度较大的环境中，如果其抗水损害能力不够，便会出现开裂、塌陷等灾害。冻融劈裂试验数据表明，对于酸性石料，石料改性剂可以明显提高沥青混合料的抗水损害能力，提升17%～50%；对于碱性石料亦有提升效果。

4．抗疲劳开裂能力强大

疲劳开裂是由于行车荷载的多次压力作用引起的路面损害，且损害程度会随着时间长度严重。疲劳试验数据表明，对于酸性石料，石料改性剂可以明显提高沥青混合料的疲劳寿命，提升30%～100%。对于碱性石料，可提高12%～50%。

（二）应用工艺说明

1．筛分与称量：通过筛分装置，使干燥后的石料按照粒径大小存放于骨料中间仓，根据所需沥青混合料的量，按照石料：沥青：石料改性剂=95：5：0.095的比例分别进行称量取用。

2．喷入石料改性剂：在对石料进行干搅拌的过程中，石料在搅拌槽中不断翻滚，当石头腾于空中，则可与通过管线喷入的石料改性剂充分接触黏附，相当于为石料镀一层改性膜。

3．沥青与石料加热拌匀：用热沥青与镀上改性膜的石料在高温（140摄氏度以上）的情况下，在加热滚筒中进行热拌匀。在石料表面形成一层牢固的薄膜，利用石料改性剂的化学特性石料与沥青的紧密结合

三、石料改性剂核心优势

（一）道路建设成本与养护成本降低

在公路建设中采用酸性石料+石料改性剂的组合，利用较碱性石料价格低的的酸性石料与成本低廉的石料改性剂，在3600m3酸性石料投入使用后，建设高速公路投入的总费用减少了351.636万元。与使用碱性石料相比，使用石料改性剂改性酸性石料用于高速公路建设，仅在石料成本和运输成本一方面，实现了总费用减少72.35%，而在与沥青的黏附性等级上却达到了碱性石料水准的黏附性等级五级。我公司的酸性石料+石料改性剂的组合方式可以说在经济性上完胜于碱性石料，在黏附性上与碱性石料不相上下，具有极高的性价比。

养护双向四车道高速公路优质路面，沥青路面病害处理成本平均每年可省下约10万。以10年为限，每公里就可以节省100万，5500公里就可以省55个亿，3.6万公里高速公路建设成本可节省370亿。

（二）节能环保

石料改性剂只需采用建设公路当地储量丰富的酸性石料，无需耗费大量能源与金钱在运输石料上无机类抗剥落剂的主要添加方式有干湿法、稀浆法和浸泡法等，这几种都会使石料变湿，所以需要消耗额外的燃料来烘干石料，导致沥青混合料的成本增加。在沥青路面加工过程中，温度可达140～180℃，传统胺类抗剥落剂容易分解，不仅会抗剥落效果会减弱，而且在存储和使用过程中产生氨气，有污染环境的危害。而石料改性剂采用清洁资源，在生产与储运过程中则不会产生氨气等污染。

四、结束语

石料改性剂作为一种重要的建筑材料，在全球范围内，特别是在中国，需求量持续增长。随着公路、桥梁、机场等基础设施建设的不断推进，以及改性沥青相关标准和要求的不断完善，沥青改性剂的市场需求预计将继续保持增长态势。长期来看，随着技术的进步和环保要求的提高，高性能、环保型的沥青改性剂将更受欢迎。就这些而言，石料改性剂必将成为中国公路建设路上不可或缺的一部分！

参考文献：

[1]《国家公路网规划》德吉卓嘎，尼玛乔.

[2]常军.《滚筒式干燥器在化工生产中的故障处理及维护的探讨》，城市建设理论研究（电子版），2012-09-01

[3]宋军.《柔性路面结构的破坏状态与设计标准》，河南科技，2005-01-01

[4]沈正伟.《AC沥青混合料的应用性研究》，2022-01-01

[5]刘朝晖，曹强，周昕，柳力.《玄武岩纤维对SMA-13沥青混合料性能影响研究》，公路工程，2015-06-01

[6]李明珠.《酸性石料与沥青粘附性增强方法研究》，建材世界，2010-02-01

[7]《浅谈抗剥落剂选用》，西藏科技，2013-04-01