改性沥青

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摘要改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青的性能得以改善而制成的沥青结合料。 改性剂是指在沥青中加入的天然的或人工的有机或无机材料,可熔融分散在沥青中,改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集...

改性沥青

改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青的性能得以改善而制成的沥青结合料。

改性剂是指在沥青中加入的天然的或人工的有机或无机材料,可熔融分散在沥青中,改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料。

改性沥青分类

从狭义来说,现在所指道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青。按照改性剂的不同,一般分为以下几类:

1)热塑性橡胶类改性沥青。即热塑性弹性体。改性剂主要是苯乙烯嵌段共聚物,如苯乙烯-丁二烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯(SE/BS)等嵌段共聚物。由于它兼具橡胶和树脂两类改性沥青的结构与性质,因此也称为橡胶树脂类。其中SBS常用于路面沥青混合料;SIS主要用于热熔黏结料;SE/BS则应用于抗氧化、抗高温变形要求高的道路。

目前世界各国用于道路沥青改性使用最多的是SBS改性沥青。例如首都机场高速公路和八达岭高速公路用的是SBS改性沥青。SBS类改性沥青最大特点是高温稳定性和低温抗裂性能好,且有良好的弹性恢复性能,抗老化性能良好。SBS可使沥青软化点提高,使5℃延度大幅度增大,且薄膜加热后的针入度比保留90%以上。

2)橡胶类改性沥青。通常称为橡胶沥青,其中使用最多的是丁苯橡胶(SBR)和氯丁橡胶(CR)。它不仅是世界上最早出现并广泛应用的改性沥青品种,也是在我国较早得到研究和推广的品种。其中SBR是世界上应用最广泛的改性剂之一,尤其是它胶乳形式的使用越来越广泛。CR具有极性,常掺入煤沥青中使用,已成为煤沥青的改性剂。

SBR改性沥青最大特点是低温性能得到改善,以5℃低温延度作为主要指标。其主要适宜在寒冷气候条件下使用。例如青藏公路上就铺筑了橡胶沥青路面。

3)热塑性树脂类改性沥青。聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)等在道路沥青的改性中被使用,这一类热塑性树脂的共同特点是加热后软化,冷却时硬化变硬。此类改性剂的最大特点是使沥青结合料在常温下粘度增大,从而使高温稳定性增加,遗憾的是并不能使沥青混合料的弹性增加,且加热后易离析,再次冷却时产生众多的弥散体。不过这些局限性一定程度上已被接受。例如浙江杭州钱江二桥就使用了ESSO公司的EVA改性沥青铺筑桥面。

4)掺加天然沥青的改性沥青。在沥青中通常可掺加天然沥青进行改性,如:湖沥青(如特立尼达湖沥青TLA)、岩石沥青(如美国的Gilsonite)和海底沥青(如BMA)等。

掺加TLA的混合沥青有良好的高温稳定性及低温抗裂性能,耐久性好;掺加岩石沥青的沥青有抗剥离、耐久性、高温抗车辙,抗老化特点;BMA适用于重交通道路、飞机场跑道、抗磨耗层等,最小铺筑厚度可减薄到2cm,由此降低工程造价。

5)其他改性沥青。①掺多价金属皂化物的改性沥青。多价金属与一元羧酸所形成的盐类称为金属皂。将一定的金属皂溶解在沥青中,可使延度增加,脆点降低,明显提高与集料的粘附性能,提高沥青混合料的强度,增加沥青路面的柔性和疲劳强度;②加碳黑的改性沥青。炭黑是由石油、天然气等碳氢化合物经高温不完全燃烧而生成的高含炭量粉状物质,在改性好的SBS改性沥青中混入炭黑综合改性,可使改性沥青的黏度增大,回弹性能提高;③掺玻纤格栅的改性沥青。将一种自黏结型的玻璃纤维格栅,用一种专门的摊铺机铺设,铺在沥青混合料层中,耐热、黏结性好。这些玻纤格栅对提高高温抗车辙能力和低温抗裂性能都有良好的效果,与此同时还可防治沥青路面的反射性裂缝。

改性沥青技术要求

根据沥青改性的目的和要求在选择改性剂时,可作如下初步选择:

1)为提高抗永久变形能力,宜使用热塑性橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

2)为提高抗低温开裂能力,宜使用热塑性橡胶类、橡胶类改性剂。

3)为提高抗疲劳开裂能力,宜使用热塑性橡胶类、橡胶类、热塑性树脂类改性剂。

4)为提高抗水损害能力,宜使用各类抗剥落剂等外掺剂。

改性沥青应用范围

目前,改性沥青可用于排水或吸音磨耗层及下面的防水层;在老路面上用于应力吸收膜中间层,以减少反射裂缝;在重载交通道路的老路面上加铺薄或超薄的沥青面层,以提高耐久性;在老路面上或新建一般公路上做表面处置,以恢复路面使用性能或减少养护工作量等。在使用改性沥青时,应当特别注意路基、路面的施工质量,以避免产生路基沉降和其他早期破坏,否则,使用改性沥青就达不到应有的效果。

改性沥青和普通沥青的区别

改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂(改性剂),使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料;而普通沥青是天然状态存在的石油沥青。

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