鐘　卉　賴正林

(1.貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司　貴陽　50081；　2.貴州省建筑設計研究院　貴陽　550001)

基于公路工程的改性瀝青材料應用創(chuàng)新與發(fā)展

鐘卉1賴正林2

(1.貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司貴陽50081；2.貴州省建筑設計研究院貴陽550001)

摘要從改性瀝青材料的種類及特點入手，分析了我國改性瀝青研究中存在的問題，提出了改性瀝青的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞改性瀝青公路工程創(chuàng)新發(fā)展

隨著經(jīng)濟建設速度的不斷加快，道路交通事業(yè)發(fā)展迅速，車輛的數(shù)量也在逐年增加。由于普通瀝青材料自身路用性能較差，高溫易流動、低溫易脆裂，這給公路的正常使用造成了一定程度的影響。盡管大多數(shù)公路都使用了性能良好的瀝青材料，但也同樣出現(xiàn)了裂縫，以及車轍等其他一些病害。提高道路瀝青的路用性能已經(jīng)成為現(xiàn)今道路建設工作中的一個緊迫課題。

在20世紀60～70年代，歐美和日本等發(fā)達國家就開始研發(fā)改性瀝青，其應用顯著地提高了路面性能。我國從上世紀80年代末組織有關(guān)大院校及相關(guān)交通科研單位對高等級公路及高速公路使用的改性瀝青進行了廣泛試驗研究，近幾年來，已取得了豐碩的成果。隨著改性瀝青的優(yōu)異性能被業(yè)界所認可，其應用必將在公路工程中得到逐步推廣。

1改性瀝青的主要種類

通常說的改性瀝青是指在瀝青中添加各種改性劑或者進行氧化的辦法而制成的瀝青材料，由此提高瀝青或瀝青混合料路用性能。

目前，國內(nèi)外廣泛采用的改性瀝青主要有以下4大類。

(1)SBR類。添加合成膠、天然膠的改性瀝青。如天然橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊二烯、乙丙橡膠等，還有硅橡膠、氟橡膠(I限)，以及廢舊的汽車輪胎等。

(2)SBS類[1]。各種類型的嵌段共聚物。

(3) 熱塑性樹脂類。包括熱塑性類樹脂。

(4) 物理法改性瀝青。摻加各種纖維、格柵、土工布等改性瀝青。

2改性瀝青材料的特點

2.1抗水損害能力以及粘結(jié)力

在公路工程的實際應用方面，使用改性瀝青材料能夠使公路路面的空隙率提升，進而讓路面的積水可以及時地排出，防止車輛在路面行駛過程中出現(xiàn)積水亂濺，以及車輛打飄的情況。另外將改性瀝青材料應用到公路工程中，能夠在很大程度上避免車輛荷載給公路路面帶來的損傷，延長公路路面的使用年限。

2.2環(huán)保節(jié)能

目前由于有些地區(qū)的公路路面的復雜性，在一些瀝青混合料中，加入一些天然的瀝青，同時進行抗鹽蝕試驗，確?；旌狭喜粫艿禁}水的影響。另外就是利用廢棄的瀝青制成綠色環(huán)保的材料在整個用料中占到10%左右。而且隨著養(yǎng)護任務的不斷加大，比例還會加劇。譬如使用廢舊的輪胎等廢塑料作為改性劑，這樣不但可以充分地利用廢棄原料，同時提升了路面的質(zhì)量。

2.3其他方面

充分地利用改性瀝青材料可以使公路路面老化的速度減緩，尤其是太陽光紫外線導致的路面老化，同時還可以減低車輛的噪聲分貝，減少噪聲污染。另外改性瀝青材料擁有極佳的高溫穩(wěn)定性，以及低溫控制能力。由于受到車輛的碾壓，以及自然因素的影響，大多數(shù)公路路面可能會發(fā)生路面裂縫，以及開裂等一些情況，但是使用改性瀝青就可以有效地擴大出現(xiàn)損傷溫度的范圍，讓軟化點的溫度提升。

3改性瀝青施工的要點

3.1施工前的準備

在施工開始前，首先必須做好材料的準備工作，以及材料的質(zhì)量檢測，嚴把質(zhì)量關(guān)，嚴格做好原材料進場前的驗收工作，杜絕不達標的材料進入生產(chǎn)及施工現(xiàn)場，保證原材料的整體質(zhì)量。其次是施工設備，在改性瀝青施工過程中，因為要用到數(shù)量非常多的設備，譬如瀝青混合料拌和設備，以及碾壓設備等一些重要的機器設備。在施工之前，應該充分地做好不同機器設備的安裝、調(diào)試工作，防止在實際施工過程中出現(xiàn)設備故障問題，從而影響公路工程的整體質(zhì)量和施工工期。

3.2運輸

運輸在改性瀝青施工過程中處于非常重要的地位，這個環(huán)節(jié)在很大程度上會影響改性瀝青的質(zhì)量，所以應該嚴格把關(guān)。運輸車輛必須最大限度地選擇帶有自卸性能的，數(shù)量必須根據(jù)現(xiàn)場攤鋪設備的數(shù)量，以及其他方面的因素進行確認，從而保證原料車或攪拌車輛均保持穩(wěn)定的秩序行駛。運料車在進行裝料過程中，必須使用前后移動的方法來減少粗細料出現(xiàn)離析的情形，運輸車上必須安排專門的防雨設備，避免在下雨時雨水對混合料的性能造成的不利影響和損失。

3.3攤鋪施工

一般情況下，改性瀝青混合料的攤鋪都是使用攤鋪機完成的。攤鋪機的型號可以按照公路工程的實際情況酌情考慮。攤鋪開始前，在施工現(xiàn)場的卸料車最好不少于6輛，其目的在于避免在攤鋪過程中，由于混合料供應不足導致攤鋪出現(xiàn)間斷的情形。在攤鋪過程中，必須在熨平板前的瀝青混合料攪拌均勻后，才能夠逐漸緩慢運行。同時必須及時地關(guān)閉夯錘，只有等到墊木取出后，再開啟夯錘。

3.4壓實施工

改性瀝青的壓實在施工流程中處于絕對關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，這也是保證施工質(zhì)量的重要因素。所以必須對其進行嚴格的控制。壓實過程一般都是由壓路機操作完成的，壓路機的具體數(shù)量，類型等必須按照實際工程中路面的厚度、寬度等相關(guān)因素確認。另外還需要特別注意的是，初壓和復壓應該使用類似型號的壓路機，最好不要使用首尾相接排列方式進行壓實。

3.5接縫施工

作為施工中的最后一個環(huán)節(jié)，接縫施工盡量使用一臺攤鋪機進行作業(yè)，在攤鋪完成之后，進行人工整平，最后進行碾壓固實。

4我國改性瀝青研究中存在的問題

(1) 我國改性瀝青的使用經(jīng)過多年的發(fā)展雖然已經(jīng)取得了不少的成果，但對于改性瀝青的創(chuàng)新性研究還比較少，新的產(chǎn)品研究也僅限于一些科研院所進行，新產(chǎn)品在實際工程中的應用遠沒有達到規(guī)模應用的水平，而且生產(chǎn)設備及配套工作比較滯后。

(2) 相容性、穩(wěn)定性的問題。改性瀝青的生產(chǎn)及儲存受設備及加工工藝的制約，長時間儲存容易導致改性瀝青性能下降。改性材料如纖維等均為親水性材料，它們與憎水性的瀝青聚合物難以很好的結(jié)合。

(3) 缺乏完善的改性瀝青產(chǎn)品及性能評價標準。

5改性瀝青技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展方向

5.1改性瀝青技術(shù)創(chuàng)新

(1) 復合改性瀝青。有針對性地添加多種改性劑，對瀝青進行復合改性，能彌補單一改性劑瀝青存在的一些不足，例如利用丁苯膠和乙烯-醋酸乙烯共聚物進行復合改性，其較低溫度下的延度有所提高，并且軟化點的提升與摻加劑的摻量成正比。目前，SBR/PE，SBS/SBR的復合改性應用也較多。

(2)MAC改性瀝青材料。在整體的性能方面，MAC的改性瀝青材料比常規(guī)的改性瀝青材料效果更佳。MAC改性瀝青材料的穩(wěn)定性非常強，通常在儲存半年左右也基本上很難發(fā)生離析情況，而且不需要加入一些其他的穩(wěn)定劑。因為MAC改性瀝青材料中沒有帶一些有毒物質(zhì)，相比較而言，非常安全、健康、環(huán)保。MAC改性瀝青材料還具有非常高的粘度，即便處于高溫狀態(tài)下，車輛在行駛過程中也很少出現(xiàn)車轍。另外由于MAC改性瀝青材料的瀝青膜非常厚實，所以基本上不會發(fā)生滲漏的情形，在抗積水、汽油等方面的能力也比較良好。MAC改性瀝青材料還擁有較好的彈性，在公路路面的表層可以廣泛的使用。一般來說，在使用MAC改性瀝青材料上，通常需要特別注意的是，這種材料的使用溫度比普通的改性瀝青材料普遍要高，根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗來看，保持在120°左右最為合適。譬如MAC改性瀝青材料在某地區(qū)用作舊路罩面工程，經(jīng)2～3年的通車運行,路面依然保持著密實和平整,無車轍、泛油、松散和網(wǎng)裂等現(xiàn)象,其抗滑和抗車轍指標均較好。不僅克服了傳統(tǒng)普通瀝青罩面不能有效根治反射裂縫而造成的浪費和道路服務水平的降低,而且取得了較好的經(jīng)濟效益。

(3) 廢舊材料改性瀝青。通常情況下，廢膠粉改性瀝青材料具有穩(wěn)定性較強，抗低溫性能較好，硬化速度較為緩慢，負荷承載能力較強等方面的優(yōu)勢。在公路工程中使用廢膠粉改性瀝青材料，可以提升公路的抗壓能力，進而延長公路的使用年限。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，我國也在不斷倡導對可再生資源的利用，廢料的循環(huán)再利用也逐漸被大家所重視。而廢膠粉改性瀝青在公路工程中的應用也給廢膠粉改性瀝青的實踐使用搭建了一個良好的平臺。廢膠粉改性瀝青材料的普遍應用，不但可以強化公路自身的抗耐性，還可以在一定程度上在環(huán)境污染問題的解決方面做出貢獻[2]。

(4) 納米改性瀝青。納米材料具有表面效應、小尺寸效應等優(yōu)良性能，通過在基質(zhì)瀝青中摻加納米材料，或者將納米材料與SBS復合形成新型改性劑，并使用電子顯微鏡、紅外光譜等現(xiàn)代技術(shù)對納米材料改性瀝青進行深入研究。Eidt等[3-4]對聚合物-層狀硅酸鹽納米復合材料進行了大量的試驗，發(fā)現(xiàn)它可以對瀝青及瀝青混合料起到增強、增韌的作用，同時可以提高瀝青材料的高溫性能、阻隔性能及尺寸穩(wěn)定性。

5.2發(fā)展方向

(1) 發(fā)展新型的改性劑。如今現(xiàn)有單品種的改性劑研發(fā)已經(jīng)不能滿足未來公路發(fā)展的要求，而相對價格較低的復合改性瀝青及新型改性劑改性瀝青將大量運用。目前我國已經(jīng)研發(fā)出多種新型的改性劑，如納米材料改性劑、有機硅改性劑等。大力發(fā)展納米技術(shù)下的改性瀝青研究，并通過電子顯微鏡、原子力顯微鏡等現(xiàn)代技術(shù)深入研究其改性機理，將對公路行業(yè)的建設起到極大的推動作用。

同時，采用物理方法改性瀝青，如廢舊橡膠粉、廢塑料等具有明顯的環(huán)保價值及經(jīng)濟效益材料的使用對環(huán)保建設也有著極大的推動作用。

(2) 使用助劑并改進生產(chǎn)工藝。在改性瀝青生產(chǎn)過程中使用多種助劑，能夠提高瀝青的高溫溫度性、低溫抗裂性和易儲存性，并能有效改善瀝青性能。因此研發(fā)新型設備，科學組織生產(chǎn)，改進生產(chǎn)工藝也是今后的發(fā)展方向之一。

(3) 完善改性瀝青的實驗評價體系。參考國外先進改性瀝青標準及方法，結(jié)合國內(nèi)實際情況，有針對性地開發(fā)一套改性瀝青的試驗方法及改性指標，形成適應于我國實際情況的改性瀝青標準及規(guī)范。

(4) 研究新型路面結(jié)構(gòu)。如今，在瀝青瑪蹄脂碎石SMA中摻加改性瀝青技術(shù)已經(jīng)得到了極大的推廣和應用。從路面結(jié)構(gòu)方面入手，研究適應于改性瀝青的新型瀝青路面結(jié)構(gòu)，將成為今后發(fā)展的一個重要課題。

6結(jié)語

現(xiàn)階段，我國在改性瀝青用于公路工程的研究與應用方面，已經(jīng)取得大量的寶貴經(jīng)驗和豐碩成果，但總的來說仍處于初步階段。隨著我國公路及城市道路的發(fā)展，原有道路瀝青已不能滿足高質(zhì)量與多功能的需求，而改性瀝青的生產(chǎn)和應用仍有許多問題需要研究解決。這就要求合理開發(fā)和研制各種經(jīng)濟適用的新型改性瀝青，建立健全成套的科學合理的改性瀝青產(chǎn)品評價體系，這也是今后公路建設和發(fā)展的一個重大方向。

參考文獻

[1]高秀麗.改性瀝青的分類應用及未來發(fā)展[J].銅陵職業(yè)技術(shù)學院學報，2008(3)：68.

[2]鄭華.改性瀝青在公路工程中的應用與發(fā)展[J].交通世界，2011(8)：136.

[3]黃彬,馬麗萍,許文娟.改性瀝青的研究進展[J]. 材料導報:綜述篇，2010(1)：140:1.

[4]EIDTJR,MARTINC.Thermoplasticelastomer-asphaltnanocompositecompodition:USPat,5652284[P].1997.

收稿日期：2014-09-10

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.047