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1、改性沥青及其加工技术主讲人：张宏武山西省交通科学研究院*山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications主要内容n 改性沥青类型及路用性能n 改性沥青机理n 改性沥青加工技术n 改性沥青采购管理山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications一、改性沥青类 型及路用性能山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications定义：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、
2、天然沥青、磨细的橡胶粉，或者其他材料等外掺剂（改性剂）制成的 沥青结合料，从而使沥青或沥青混合料性能得以改善。1改性沥青定义及类型改性材料(聚合物）橡胶类类苯乙烯烯丁二烯烯聚合物（SBR）氯氯丁橡胶(CR)天然橡胶（NR）热热塑性树树脂乙烯烯乙酸乙烯烯脂聚合物（EVA）乙烯烯乙基丙烯烯酸聚合物（EEA）聚乙烯烯（PE）热热塑性弹弹性体苯乙烯烯丁二烯烯嵌段聚合物（SBS）苯乙烯烯异戊二烯烯嵌段聚合物（SIS）山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications2国外改性沥青应用发展 1898年: 法国开始在沥青中掺配天
3、然橡胶 1960年前： 天然橡胶（NR） 1960-1971：合成橡胶（SBR胶乳为主） 1971-1978：合成橡胶为主，树脂（塑料）开始试用 1978-1987：树脂（EVA、PE、PP等） 1987-1992：树脂、半氧化、天然沥青为主，SBS开始试用 1995： 热塑性弹性体SBS成为聚合物改性的主流材料2011年世界聚合物改性材料统计SBS：61%（大量用作高粘度、高弹性沥青）SBR：14%（主要用于法国，需掺硫5-10%，现已很少应用）EVA：19%（是树脂中少有的能形成三维网络结构的材料，但刚性大、影响沥青脆点）EEA: 3%PE（聚乙烯）：3%沥青结合料贡献：高温沥青结合料贡献
4、：高温4040 低温低温9090山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications2国内改性沥青应用发展史70年代:渣油吹氧稠化、掺配特立尼达（TLA）或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，解决推拥病害80年代末：掺丁苯、氯丁橡胶、废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂（早期）重载和渠化交通条件采用重交通标准进口基质沥青，仍出现流动性车 辙问题 1992年：路安特Novophalt 现场改性技术，使改性沥青从研究试验逐步发展到大规模生产应用 青藏公路SBR改性沥青；1995年北京机场路、机场东跑道、八达岭高速公路采
5、用PE+SBS复合改性；1997年通顺路、北京东西长安街采用SBS改性 21世纪：SBS改性为主，SBR改性、橡胶沥青等山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications2国内改性沥青应用发展史采用改性沥青后，高速公路工程成本增加不足1%，但对确保工程质量却有重要的作用。改性沥青不是需不需要的问题，而是认识不认识的问题，是早认识、早受益的问题。现在，SBS、SBR、PE等改性材料国内可满足供应，由于胶体磨、高速剪切机的进口和国产化，只需配备适当的计量和储存装置，即可生产改性沥青成套设备。目前，一批具有国内独立知识产
6、权的国和产进口设备已在生产中广泛使用，预混式改性沥青可工厂化生产，也可在工地现场加工。在现场加工的方式中，施工单位可自行生产，也可用招标方式委托加工， 从而为保证工程质量、降低工程成本创造了条件。 山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications3路面用改性沥青类型改 性 沥 青 及 混 合 料 技 术调和沥青物理改性掺加 改性剂掺加天然沥青（湖沥青、岩沥青、海底沥青）矿物填料：炭黑、硫磺、石棉、木质素纤维等沥青工艺半氧化沥青、泡沫沥青等耐老化性改善粘附性改善力学性能抗老化剂：受阻酚、受阻胺等低温抗裂性耐疲劳性高
7、温稳定性聚合物热塑性橡胶类：SBS橡胶类：SBR、CR、EPDM玻璃纤维格栅、塑料格栅、土工布等废橡胶粉抗剥落剂：金属皂（有机锰）、有机胺等热塑性树脂类：PE、EVA改 性 沥 青调和沥青物理改性掺加 改性剂掺加天然沥青（湖沥青、岩沥青、海底沥青）矿物填料：炭黑、硫磺、硅藻土、纤维等沥青工艺乳化沥青、泡沫沥青等耐老化性改善粘附性改善力学性能抗老化剂：受阻酚、受阻胺等低温抗裂性耐疲劳性高温稳定性聚合物热塑性橡胶类：SBS橡胶类：SBR、CR废橡胶粉等山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications3路面用改性沥青类
8、型n n 橡胶沥青橡胶沥青橡胶粉吸收沥青中饱和分与芳香分轻质油分，重质组分增加，粘度增加l 延缓反射裂缝l 防水粘结l 高温抗车辙能力l 抗滑、低噪、耐老化l 节约资源、循环利用橡胶沥青（AR）是指沥青、回收轮胎橡 胶和某些添加剂混合而成的胶结料，橡胶 成分最少占到总量的15 山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications3路面用改性沥青类型n n 抗车辙改性剂抗车辙改性剂l 嵌挤、加筋、胶结作用l 对基质沥青几乎没有选择性l 添加生产工艺简单l 抗车辙性能显著l 沥青用量少、易摊铺碾压l 抗油污性强低密度PE
9、 沥青混合料质量的0.30.5山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications（1）改性材料的改性效果因所用材料种类（沥青品质、 改性材料类型）和用量而异，主要改性效果如下表 4改性材料的改性效果性能要求混合料物理性能改性沥沥青性状其他因素耐流动动提高抗变变形能力提高软软化点 降低感温性矿矿料级级配 沥沥青用量耐磨耗提高防滑能力 改善脆性 提高耐冲击击性提高粘韧韧度 降低脆点骨料性质质 级级配 沥沥青用量抗剥落性防止骨料松散提高粘韧韧性 提高粘度骨料性质质 级级配 沥沥青用量沥青改性效果因素表山西省交通科学研究院
10、 Shanxi Provincial Research Institute of Communications性能要求混合料物理性能改性沥沥青性状其他因素抗裂性改善柔韧韧性提高抗疲劳劳 弹弹性恢复能力 防止老化 降低脆点矿矿料级级配 沥沥青用量抗滑性提高抗滑能力 防止泛油 防止骨料松散提高粘度 提高粘韧韧性路表状况 骨料性质质 级级配沥沥青用量排水性高空隙率 防止骨料松散 提高抗变变形能力提高软软化点 提高粘度 提高粘韧韧性路表状况 骨料性质质 级级配沥沥青用量沥青改性效果因素沥青改性效果因素续表续表4改性材料的改性效果山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research
11、 Institute of Communications技术术性质质基质沥质沥青5%SBS5%EVA5%PE5%SBR （注）星型线线型针针入度（25）0.1 643840494776软软化点489255606053（基质沥质沥青为为 47.3）延度（15）20010054351115：150cm 5：150cm当量软软化点47.29158.356.152.4当量脆点-8.6-16.7-11.4-15.7-9.8弹弹性恢复（15）%1478655416针针入度指数PI-1.36+0.96+0.16+0.17-0.765%5%相同掺配剂量时常用几种改性沥青的技术指标比较如下表相同掺配剂量时常用几
12、种改性沥青的技术指标比较如下表 4改性材料的改性效果山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications5%5%相同掺配剂量时常用几种改性沥青的技术指标比较相同掺配剂量时常用几种改性沥青的技术指标比较续表续表 4改性材料的改性效果技术术性质质基质质 沥沥青5%SBS5%EVA5%PE5%SBR （注）星型线线型10拉力强度Mpa0.730.520.620.811.04粘韧韧性（Nm）2.9921.519.67.854.296.4薄膜烘箱后质质量损损失%0.070.070.020.060.050.11针针入度比%78.
13、388.988.973.570.077.6延度（10）cm9684275.515:121cm山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications在相同掺量条件下，从改性沥青软化点、延度、低温脆点、弹性恢复、针入度指数PI、粘韧性等指标衡量，星型SBS均优于线型SBS星型SBS是当今最好的沥青改性材料，而星型SBS改性乳化沥青的生产和应用，因其具有较高科技含量和良好的使用效果，因此是高速公路建、养工程中性能最好的 乳化沥青改性材料。 4改性材料的改性效果山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Rese
14、arch Institute of Communications5. SBS掺配剂量对沥青技术指标的影响SBS掺掺 量（% ）针针入度（0.1mm） PIT800 （）T1.2 （）软软化点 （）5延 度（cm ）25弹弹 性恢复 （%）60粘度 （Pa.s）152530027.688.0143.4-1.1945.3-13.446.59.619143.7229.582.0130.0-0.5048.1-17.34918.854.5-325.471.5109.1-0.4050-19.35625.369.3417.3424.565.895.1+0.0452.9-18.17038.1851787528
15、.462.993.9+0.9957-24.77640.290.74500627.362.183.1+1.3859.6-26.79339.898.312700725.454.471.5+1.9064-28.89742.399.3-826.653.771.2+2.3066.2-31.99948.5100-（1）以90号A级壳牌沥青为例，掺配不同星型SBS后的改性效果比较见下表 山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of Communications6改性沥青的合理技术指标 现行规范(JTG F40-2004)改性沥青技术标准基本参照美国19
16、91年AASHTO标准，但取消了60粘度、增加了PI指标，部分数值作了调整。标准是偏低的。(1)规范标准未能反映道路等级(高速和一般)、轴载(轻、重车)、地形(山岭和平原)、气候(不同气温)诸多外界因素影响，因此在2005年全国高温条件下，许多改性沥青采用规范标准的高速公路均出现车辙、推拥病害，实践证明现技术标准偏低。(2)美国SHRP计划研究成果提出的沥青PG指标，从对沥青胶结料抗车辙、抗疲劳和抗低温开裂能力考虑，对具体应用的沥青高低温指标分别作出规定。考虑到沥青面层温度可比实际气温高约20，因此提出PG分级标准后，一般地区宜用的PG标准为64-22(高温64，低温-22)，寒冷地区用58-28等级沥青。山西省交通科学研究院 Shanxi Provincial Research Institute of CommunicationsPG标准高温等级一级为6，若在64基础上提高两个等级，则应满足平均7d
