改性沥青在公路的应用于发展

改性沥青在公路工程中的应用与发展

随着改性沥青在国内的广泛应用，改性沥青以它优异的性质收到了良好的社会与经济效益。它具有很好的耐高温性、低温抗拉裂性、抗车辙能力，提高了路面的抗滑能力，减少了沥青的老化。

概述

随着公路修筑等级的提高及交通量的增大，普通石油沥青的性能已无法满足需要，而采用改性沥青以解决路面抗滑、耐久性及大承载力的问题，已在国内外公路工程部门引起高度重视，并取得了显著成果。与水泥混凝土路面相比，沥青混合料路面以其优良的性能在公路修筑中获得了广泛的应用，特别是在高等级路面中更足以沥青混合料路面为主。纵观沥青路面的发展历程，改性沥青得到了广泛的应用，而且这也是沥青混合料发展的必然趋势。

改性沥青的应用背景和现状

据相关资料， 2 0 世纪6 0 年代以前，沥青路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。20世纪70年代前后，在全国范围内曾采用渣油吹氧稠化，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，配制成200号沥青铺筑以表面处治为主的沥青面层。1985年国内开展了沥青中掺丁苯，氯丁橡胶，废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1992年NovophaltPE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到生产应用。

改性沥青的生产方法及基本工艺

在道路工程中，使用改性沥青有两种方式，一种是把改性剂直接投入到沥青混合料拌和设备的搅拌锅中，与矿料、沥青拌制成混合料，称为直接投入法。使用的改性剂有SBR胶乳，固体胶粉、SBS粉等。另一种方法是预先把改性剂掺配到沥青中，同沥青形成共混体，使用时与一般沥青无异，称作预混法，这种方法可使用各种聚合物改性剂制成改性沥青成品。

预混法中又可分为机械搅拌法、溶剂法和胶体磨法。其中机械搅拌法设备简单，生产周期长，分散细化的能力相对较差，对EVA、APAO等同基质沥青相容性好的聚合物改性剂可以采用该法。对SBS、PE等相容性较差的改性剂则不宜采用。溶剂法是把改性剂溶解在溶液中，溶液与液态热沥青混合，再在负压下回收溶剂。该法生产设备及生产工艺复杂，成本较高，而且改性沥青中有少量溶剂残留。胶体磨法是将改性剂和沥青从胶体磨的转子和定子组成的缝隙中通过，在高速剪切力的作用下，将改性剂粉碎细化，同时均匀地分散在基质沥青中，成为高质量的改性沥青。胶体磨法是目前国际上较先进的也是最常用的改性沥青生产方法。

胶体磨也称均化机， 是胶体磨法改性沥青生产设备的关键设备。世界上著名的胶体磨生产企业有德国希费尔（SIEFIR）公司和德国伯聂哈芬（BENNINGHOVE）等公司。其工作原理均为高速剪切，生产出的改性沥青成品细而匀，改性剂在基质沥青中的分布状态为细颗粒状，细度在10μm以下。

采用胶体磨法和高速剪切法加工改性沥青，一般都需要经过改性剂融胀、分散磨细、继续发育三个阶段，每一个阶段工艺流程和所需时间的长短随改性剂及加工设备的不同而异。改性剂经过融胀后，才能使磨细分散过程又快又好。整个过程又须在一定温度的条件

下进行。加工出来的改性沥青还需进入贮罐中不停地搅拌，使之继续发育为成品。

改性沥青可以在料场内用专用设备制作，然后运输到现场使用。所加工的改性沥青可以供一定范围内的沥青混合料搅拌站使用；也可以将改性沥青设备安装到施工现场，边制作改性沥青边使用，此法可防止改性沥青的离析，从而更好地保证其改性质量。

改性沥青的研究现状

目前国内的研究重点在新的改性剂和沥青改性剂的加工工艺上还有一部分研究是面向工程应用的，即研究在沥青集料改性剂确定的情况下，找出合适的级配，最佳沥青用量和改性剂用量以满足实际工程的要求。我国研究改性沥青已有多年的历史，也取得了丰富的成果，至今仍有两个问题没有很好地解决：没有形成对改性沥青和改性性能统一的评价标准；国内没有形成统一的研究体系。

改性沥青的研究是一项长期的复杂的系统工作，要想取得突破性成果必须综合各研究机构的优势，形成统一的研究体系，比如美国l987年～l992年的大型系统工程SHRP计划等等。而相对于国内，研究工作往往由各高等院校，科研院所独立完成，没有统一的研究规划，配套工作滞后。另外由于各部门的利益关系，沥青改性的关键技术往往是秘而不宣的，在一定程度上造成人财物的巨大浪费。

改性沥青具有良好的应用前景

随着我国改革开放的深入发展，公路建设的历史开始谱写光辉灿烂的一页，使我国公路运输状况得到了明显改善，并为下世纪公路交通的发展打下了良好的基础。尽管如此，交通仍然是制约国民经济发展的环节。我国绝大部分公路仍然是等级低、质量差的中低级

路面。公路网密度与西方发达国家相较仍有较大差距，甚至不及东方的印度。因此在今后50年内公路建设的大发展大投入势头不会减弱，公路等级和修筑质量也会不断提高。我国政府及工程部门已经普遍认识到材料质量对于路面质量和使用寿命的重要性。我国目前石油沥青产量约340万吨，其中道路沥青250万吨，能达到交通部JTJ032-94重交沥青质量要求的优质路用沥青约30 万吨，每年有40～50万吨优质沥青依赖进口。改性沥青是优质沥青中的优质沥青，在我国改性沥青还刚刚起步，用量不到沥青总量的1％，目前主要是依靠进口或依靠国外技术在国内生产。根据目前国外经验改性沥青的用量约占沥青总量的10％，我国对改性沥青的需求量会越来越多，如果达到目前工业发达国家的水平，对改性沥青的年需求量将达到100万吨以上。公路是国民经济的基础设施，改性沥青能够显著地延长路面使用寿命。在欧美一般认为采用改性沥青可使路面寿命延长1／3～1／4，也有的国家认为可延长50%（如澳大利亚）。目前我国高速公路的投资一般是3000～3500万元／公里。采用改性沥青后，每吨沥青增加成本约800元，每公里高速公路增加成本约20万元。增加的费用在总投资中占比例约6%，既为原投资的1／20。这同延长路面寿命、节约或推迟巨额养护投资相比经济效益是非常巨大的。因此改性沥青的生产和推广应用具有良好的前景。

自上世纪90年代以来，我国沥青路面施工工程应用改性沥青从无到有，由少到多，由局部到基本普及。由于改性沥青的应用，使沥青路面的热稳定性、冷稳定性和使用寿命都得到了较大的提高，尤其是道路病害的出现频率显著下降。这从一个侧面也使道路的现代化管理水平得到了提高，日常养护工程量及工程成本大大下降。比较突出的例如北京首都机场东跑道，沪宁高速，山西晋焦高速等一大批使用改性沥青的道路路面强度及各项指标均大大提高。山西等省市还在市政道路上进行了应用，如太原市胜利街由于采用了以氯丁胶乳为主改性剂的改性沥青，该段城市道路在长期的大吨位、大交通量的作用下，至今已成功使用近10年，整条道路仍处于完好状态，基本无需进行路面养护。这些工程实例充分证明了改性沥青在公路工程中的应用具有显著的效果，其社会经济意义已为公路工程

学术界及社会所公认。