聚合物改性沥青进展论文

【摘要】国内外对废胶粉改性沥青研究报道较多并已实现大规模生产。用作改性剂的废旧塑料如聚乙烯、聚丙烯、ABS及聚氯乙烯，由于相容性和生产的改性沥青带有种种缺陷而没有得到大范围推广使用。

沥青是重要的路面材料，是铺设高等级道路的必需品。其最大的缺点是对温度敏感性强，当温度较高时，沥青就会变软发黏，当温度较低时，又会变脆，容易出现裂痕，并且在高温和紫外线的照射下会发生老化。沥青改性的目的是改善其高温的路用性能，提高其抗低温开裂、抗疲劳、抗车辙、抗老化等性能。改性沥青的方法一般是将无机或有机材料以熔融或分散的形式添加在沥青或混合料中，发生反应或裹覆在集料表面，从而使沥青的性能得到改善。

一、聚合物改性沥青的性能评价 （一）感温性能

沥青是典型的感温性材料，黏稠度随温度不断变化，使得路用性能也随之变化。因此，准确快捷的评价道路沥青的感温性能是十分重要的。在低温极短的荷载作用时间下，沥青呈现玻璃状的弹性行为；在高温条件下，或是长时间的、反复的荷载作用下，沥青会体现出粘性行为。而在其间的中等温度和时间的条件下，沥青所呈现出来的是具有典型的粘弹性行为[1]。

（二）高温性能

沥青是粘弹性材料，当温度升高到一定程度，会导致其由弹性体

向塑性体转化而失去一些特有性能，使抗车辙和负载的能力大幅降低，容易发生变形造成路面的不稳定。沥青的变形表现为弹性、延迟弹性和黏性变形。弹性和延迟弹性在外力去除后，会立即或渐渐恢复，直至完全恢复；而黏性形变则是不能恢复的永久变形。添加改性剂之后，会对沥青的弹性和延迟弹性变形有所提高，黏性变形会降低，不同的改性剂对其变形的影响有很大的差异[2]。

（三）低温性能

沥青的低温品质及沥青混合料的温度收缩性能会影响沥青路面的低温收缩裂缝。在寒冷季节，沥青开裂表现为混合料集料之间的沥青膜拉伸破坏。由此可知，沥青结合料的低温拉伸变形性能决定了沥青路面的低温抗裂性能，沥青混合料的性能对沥青路面有着特别重要的作用，贡献率达到90%。在低温时，混合料的硬度非常大，混合料的矿料级配对抵抗收缩变形的开裂并没有很大的作用，贡献率最多只有10%。国内外提出了沥青胶结料低温抗裂性能的指标，如低温延度、直接拉伸试验、弯曲梁流变试验等[3，4]。

二、聚合物改性沥青的发展方向

改性沥青的推广和应用，是提高路面质量、发展高性能沥青面层的需要，是道路养护的需要，同时也是环境保护的需要。而改性的发展方向主要是以下几个方向：发展新型的改性剂、采用化学改性的方法、改进生产工艺、完善改性沥青的试验评价体系、研究新型路面结构[5]。

三、聚合物改性沥青新技术

（一）复合改性沥青

由于单一改性剂改性沥青普遍存在问题，为此采用了一种复合改性沥青的技术，针对某项不足添加可以改善这项性能的改性剂进行复合改性，以取长补短。一般认为，在聚合物改性剂中，橡胶类材料改善沥青低温性质效果较明显，而塑料类材料对改善沥青高温性质比较有利，例如利用EVA和SBR进行复合改性，低温延度比单独改性有所提高，并且软化点随改性剂掺量的增加而上升。

目前，SBS/SBR、SBR/PE的复合改性应用也较多。复合改性不仅可以在聚合物之间进行，也可以在无机物与高分子材料之间进行。Zhang Baochang等[6]研究发现，SBR/MMT复合改性可以很好地提高改性沥青的软化点、粘弹性质，并有效降低针入度；改性沥青具有较高的复数弹性模数和较低的阻尼系数。董允等[7]通过对白炭黑/SBS复配改性沥青基本性能进行测试，分析了白炭黑的不同用量对SBS改性沥青性能的影响，加入3%的白炭黑后SBS改性沥青的延度略有下降，当量脆点值下降，表明SBS改性沥青的高温性能及感温性提高，但对低温性能的影响尚待观察。

（二）废旧材料改性沥青

在国内外改性沥青的工程实践中SBS、SBR占据了绝大部分，尤其以SBS最多，但聚合物改性剂的高成本阻碍了改性沥青在道路建设上的应用。国内外开始研究废橡胶粉改性沥青并尝试用废旧塑料作改性剂制备改性沥青。废橡胶粉和废塑料中的有效成分可以提高道路沥青的软化点，改善道路沥青的低温柔韧性，降低针入度，提高延度，

使沥青产生可逆的弹性变形。

石洪波等[8]研究发现，在混合温度170～180℃、剪切速率7000r/min、混合时间30min条件下，废胶粉改性沥青合成配方（质量份）：基质沥青100，活化胶粉10～20目，糠醛抽出油适量，可以改善沥青的高温稳定性、低温抗疲劳性能、抗裂性能和低温脆性。

四、结语

目前越来越多的材料被用作改性剂来制备性能更优良的改性沥青，大部分生产工艺已趋于成熟。在废塑料及废高分子材料的污染日益严重而回收利用率却很低的现实环境问题面前，如果能将其利用于改性沥青的生产，不仅可为废材料寻找好的出路，也降低了改性沥青的成本，具有很好的环境和社会效益。

国内外对废胶粉改性沥青研究报道较多并已实现大规模生产。用作改性剂的废旧塑料如聚乙烯、聚丙烯、ABS及聚氯乙烯，由于相容性和生产的改性沥青带有种种缺陷而没有得到大范围推广使用。笔者在研究中发现，针对这些废旧塑料尝试用溶剂法和高速剪切搅拌法相结合可以实现塑料和沥青两相很好的相容，但难以同时满足优良的高低温性能，用SBS与废旧塑料复合改性可以改善这种情况，但增加了溶剂的投入和回收成本且相比SBS改性沥青还稍有差距。在工程实践中还应该根据不同的需要选择不同的改性沥青，多方面、多角度地深入研究。

参考文献：

[1] K Kandil，A O Abd E1 Halin，Y Hassan.Investigation

of the effects ofdifferdent polymer-modified asphalt cements on asphalt mixes at lowtemperature[J].Journal of Testing and Evaluation，2010，39（7）：32-35.

[2] 廖克俭.SBS改性阻燃沥青的感温性能研究[J].石油化工高等学校学报2010，23（3）：52-.

[3] Shu-tang Liu，Feng Hou，Wei-dong Cao.Study on Low-TemperatureCracking Performance of Asphalt Mortar Modified by an Aluminate Coupling Agent[J].Journal of Testing and Evaluation，2009，37（5）：36-40.

[4] 曹丽萍.改性剂对SBS改性沥青低温性能的影响[J].同济大学学报：自然科学版，2006（5）：41-45.

[5] 沈金安.论聚合物改性沥青的发展方向[J].公路交通科技，1998，（1）：21-23.

[6] Zhang Baochang， Xi Man. The effect of styrene-butadiene-rubber/ montmorillonite modification on the characteristics and properties of asphalt[J].Constr Build Mater，2009，23 （10）：3112

[7] 董允.白炭黑对SBS改性沥青性能的影响[J].石油沥青，2007，21（1）：18.

[8] 石洪波，王洪国.废橡胶粉改性沥青配方与工艺条件研究[J].石化技术与应用，2005，23 （4）：28.