高粘度改性沥青在透水性沥青混合料的应用研究_聚氨酯水性改性沥青
时间：2019-04-10 03:19:28 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：透水性沥青混合料是典型的开级配沥青混合料，粗集料的用量占70%以上，在形成粗集料骨架的同时缺乏细集料填充，因此，如使用普通改性沥青，则难以对粗集料骨架产生足够的限制约束作用，混合料的力学性能难以满足要求，因此应采用高粘度改性沥青来提高混合料的力学性能。
关键词： 高粘度，改性沥青，运用研究
Abstract: the permeability of asphalt mixture is typical of open gradation asphalt mixture, the dosage of coarse aggregate accounts for more than 70%, in the form of coarse aggregate skeleton and lack of fine aggregate filling, therefore, such as the use of common modified asphalt, it is difficult to coarse aggregate skeleton generate enough restrictions effect, the performance of mixture is difficult to meet the requirements, so should adopt high viscosity modified asphalt to improve the performance of mixture.
Keywords: high viscosity, modified asphalt, using research
中图分类号：TV442+.1文献标识码：A 文章编号：
一．高粘度改性沥青的特点
所谓的高粘度改性沥青，是指60℃的绝对粘度在20000Pa•s以上的沥青，目前日本使用的高粘度改性沥青的特性指标如表1-1所示。
表1-1 日本高粘度改性沥青的特性指标
基于以上分析，并参考国外推荐指标，对高粘度改性沥青的指标主要采用以下三方面控制:
1、沥青粘度，60℃粘度不应小于20000Pa.s；
2、沥青的抗老化性能，薄膜加热试验(TFOT)质量损失应不大于0.3% ；
3、沥青的温度敏感性，不仅仅要提高沥青的软化点，还要提高反映沥青温度敏感性的指标针入度指数PI。
二、改性剂的选择
由于用于透水路面的高粘度改性沥青对粘度、软化点等指标要求很高单一改性剂难以满足要求，因此采用聚合物复合改性方法，以达到指标要求。
1. SBS
SBS(苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物)是国外应用最为广泛的一种改性剂。SBS之所以能被广泛地用于改性沥青是与它独特的结构有关:在SBS的嵌段共聚物中，由于聚苯乙烯与聚丁二烯在常温时的不相容性，而共聚物中分子链之间的聚苯乙烯内聚能密度较大，故其两端首先分别与另外的聚苯乙烯聚集在一起，形成许多约束成分的物理交联区域，但又因其嵌段是柔性的聚丁二烯链段，这样就形成了网状结构。在低温下，虽然聚苯乙烯交联点有交联作用，但因聚丁二烯的玻璃化温度较低，此时仍有较好的变形能力，所以在很低温度下， SBS仍具有硫化胶的性能，故SBS有较好的稳定性。当温度上升至超过聚苯乙烯的玻璃化温度时，则聚苯乙烯的链段软化，失去交联作用，可以产生流动，所以SBS在施工温度时，易于施工。
聚合物SBS改性沥青的感温性和粘度的机理是:聚合物在沥青中形成弹性网络结构，这种网络具有理想的弹性、塑性和延伸性。这种苯乙烯－丁二烯－苯乙烯弹性体在制备和施工温度下不会使粘度增加。但只有当沥青的油分使聚合物充分溶胀才能形成连续的网络。由聚合物引起的油流动，可造成沥青胶体体系的不平衡，即能使沥青中的芳香烃和胶质与沥青质不相容，因而导致部分或全部沥青质絮凝。道路沥青中SBS含量一般低于6%，沥青中部分油分即可将聚合物溶胀，而沥青质由其他油分溶胀。
本研究按照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》（JTJ 052－2000）[2]的试验方法，对比分析了各种不同SBS掺量的改性沥青的性能指标，如表2-1所示。
表2-1不同SBS掺量改性沥青的性能指标
综合以上结果归纳起来可得出以下几个结论：
（1) SBS的掺量有一临界值C，一般认为临界掺量在6%左右，当然随原样沥青的性质不同而有所不同。在临界掺量前后改性沥青会出现很大的不同，在达到临界掺量后，SBS会在沥青中形成网络结构，从而大大改善沥青的各种性能，尤其在粘度方面明显增大很多。
（2) 在沥青性质方面，SBS改性沥青的优越性:低温性能好；在常温下粘度很大，粘附性能好，能抵抗车辙，而在高温时则粘度迅速降低，具有良好的施工和易性；这些性质都正是人们理想中的沥青所应具有的性能.
2. SBR
SBR对沥青软化点的改善与原料沥青的性能密切相关。基质沥青的软化点越低，软化点随SBR的增长率越小，基质沥青软化点越高，软化点随SBR的增长率越大。
SBR可明显改善沥青的低温柔性，SBR对沥青柔性的改善也与基质沥青的性能有关。基质沥青的针入度越高，改性沥青的低温柔性越好。
对比研究了SBS改性沥青在掺加SBR改性剂前后的性能指标，如表2-2所示。
表2-2 SBS改性沥青掺加SBR改性剂前后的性能指标
3. PE
聚乙烯常用于改性沥青的是低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(LDPE)树脂是密度为0.910～0.925的白色蜡状物。分子中由于含有多种长短不同的支链，分子结构不够规整，因而结晶度(55%～65%)低，结晶熔点(108～126℃)也较低，熔体指数范围(M1=0.2～30 )较宽[25]。
PE能够提高高温性能；PE对低温的影响一般认为是有负面影响。但有研究者却认为PE能够改善低温性能。HESP教授还从断裂力学的角度分析了聚乙烯对沥青低温性能的改善。他通过实验证实了加入聚乙烯后，能提高材料的断裂韧性KIC，由此认为低温性能得到改善。
使用的PE改性剂在增加低温粘度的同时，能够显著降低高温时的粘度，很好的改善了高粘度改性沥青的施工和易性。
对比研究了SBS＋SBR改性沥青在掺加PE改性剂前后的性能指标，如表2-3所示。
表2-3SBS＋SBR改性沥青掺加PE改性剂前后的性能指标
2.3.3高粘度改性沥青的制备
2.3.3.1试验原材料和制备工艺
基质沥青:沥青采用新加坡埃索AH－70重交道路沥青，根据规范对其技术指标进行测试，结果见表2-4。
表2-22 新加坡埃索AH－70重交道路沥青的技术指标
SBS:选用湖南岳阳石化YH－791－H线型SBS改性剂；
SBR:采用粉末状SBR改性剂；
PE:采用沙索彼得PE改性剂。
具体步骤是将沥青加热掺入所需剂量的SBS、PE和SBR粉末改性剂，在试验所需的温度下人工搅拌15分钟，接着开动剪切机，保持该温度高速剪切30分钟，转速4000～5000转/分，然后在120℃左右放置15～20分钟，使其充分溶胀，即制成所需的高粘度改性沥青试样。
高粘度改性沥青的生产工艺见图2。
图2 高粘度改性沥青的生产工艺
2.3.3.2 高粘度改性沥青性能分析
表 2-53是高粘度改性沥青与基质沥青、普通SBS改性沥青的性能对比。
表2-5 高粘度改性沥青与基质沥青、普通SBS改性沥青的性能对比
通过上表可知：SBS和SBR粉末、PE复合改性配制出的高粘度改性沥青在各项指标上都有很大提高，特别是软化点和针入度指数，这表明高粘度改性沥青不仅在粘度上较基质沥青有很大提高，而且在温度敏感性上有很大提高，针入度指数达到1.56。各项性能指标均达到的高粘度改性沥青特征指标要求，说明通过SBS和SBR粉末、PE复合改性配制出的高粘度改性沥青具有很好的路用性能，能够满足透水性沥青路面的使用要求。
参考文献
（一）《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》（JTJ 052－2000）
（二） 《公路改性沥青施工技术标准 》(JTJ036-98)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
