摘要:本文主要對改性瀝青在國內(nèi)外發(fā)展和應(yīng)用情況,并主要介紹了目前使用較為廣泛的兩種改性瀝青材料,SEAM和SBS,為廣大路橋工程人員提供新的方向及思路。
關(guān)鍵詞:道路工程;改性瀝青;SEAM;SBS
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,道路建設(shè)的需求也日益增長,同時,交通流量的增長,貨運(yùn)車的軸重增加,實行分車道單向行駛,要求進(jìn)一步提高路面高溫下抗車轍的能力、低溫下抗開裂的能力、耐磨耗能力和延長使用壽命。
瀝青路面具有施工期短、表面平整、無接縫、行車舒適、噪聲振動小生等優(yōu)點,在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。然而,瀝青材料自身性能也具有一定的缺陷:普通瀝青混合料本身的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能較差,易出現(xiàn)車轍、裂縫、沉陷、剝落、等現(xiàn)象,這些都將導(dǎo)致瀝青路面使用壽命縮短。顯然,傳統(tǒng)的瀝青材料不能適用于當(dāng)下的路面,也就對瀝青路面提出了更加嚴(yán)格的要求。應(yīng)運(yùn)而生就是對傳統(tǒng)瀝青的改性,以滿足公路新的要求。下面對改性瀝青進(jìn)行一個簡單的介紹。
1改性瀝青的發(fā)展
改性瀝青(Modified asphalt cement),主要采用表面活性劑、高聚物、抗老化劑等外加添加劑的方式對瀝青進(jìn)行改性。1873年,Samuel Whiting申請了橡膠改性瀝青專利[1],1902年法國修筑了摻有橡膠的瀝青路面[2]。
2改性瀝青的分類
瀝青改性劑種類繁多,有聚合物類改性劑、纖維類改性劑、固體顆粒改性劑、硫磷類改性劑、粘附性改性劑,不同的改性劑有不同的特性,經(jīng)過幾十年的發(fā)展與應(yīng)用,改性劑的種類和數(shù)量也在不斷的增加。本文中所介紹的其中SEAM和SBS分別為硫磷類改性劑的代表和聚合物類改性劑代表。
3SEAM改性瀝青
3.1SEAM改性瀝青的發(fā)展
SEAM是一種新型的瀝青改性劑,SEAM(Sulphur-Extended Asphalt Modifier)即是硫磺稀釋瀝青改性劑。20世紀(jì)80年代,美國洛克邦得公司通過向硫磺中添加煙霧抑制劑制造出SEAM顆粒。通過在瀝青中添加SEAM來改性瀝青性能,實踐證明SEAM能顯著改善瀝青的各項性能指標(biāo)——改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、減少車轍并、減少瀝青供應(yīng)的壓力,降低瀝青混合料的拌合溫度,減少生產(chǎn)時的燃油量, SEAM是一種良好的新型改性劑,具有廣闊的應(yīng)用前景。
3.2SEAM改性瀝青國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用
硫磺瀝青的研究始于20世紀(jì)70年代,且在北美獲得了較多的應(yīng)用。SEAM混合料主要用于公路的中、下層,在發(fā)達(dá)國家,大規(guī)模公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)比較少,對SEAM混合料的需求有限。而隨著中國經(jīng)濟(jì)的告訴發(fā)展,對道路建設(shè)的迫切需求中,對包括 SEAM在內(nèi)的新型瀝青材料,有著廣泛的需求。殼牌公司2000年將SEAM技術(shù)引進(jìn)到中國,并成為中國市場獨家代理,且在推廣SEAM技術(shù)的同時與國內(nèi)科研院所進(jìn)行合作,研究SEAM改性原理以及SEAM改性瀝青混合料性能,證實了SEAM優(yōu)異的改性作用。殼牌公司先后在天津、北京、陜西等地區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用SEAM技術(shù),鋪設(shè)了多條試驗路段。2001年,SEAM技術(shù)應(yīng)用與天津市干線公路大修,設(shè)計的初衷為解決過早出現(xiàn)車轍等問題。2002年,該項技術(shù)用于北京110舊線大修試驗段,經(jīng)過多年的試驗,路面狀況保持良好,未發(fā)現(xiàn)車轍現(xiàn)象。2003年,陜西西寶高速公路的大修同樣采用了改項技術(shù)。2004年用于南通港口重載堆場的瀝青路面鋪裝。2005年,用于云南安高速公路試驗段。上述路段在經(jīng)過多年的試驗之后,路面狀況保持情況良好,有效的解決了車轍問題。
4 SBS改性瀝青
4.1 SBS改性瀝青的發(fā)展
采用聚合物對瀝青材料進(jìn)行改性是改性瀝青的一種重要方法。聚合物苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)因其優(yōu)異的性能,成為當(dāng)今應(yīng)用最廣的的瀝青改性劑。改性后,瀝青的低溫柔性和高溫性能明顯提高,溫度敏感性大大降低。
4.2國內(nèi)外應(yīng)用情況國外狀況
上世紀(jì)60年代之前主要通過向瀝青中加入天然橡膠粉、天然橡膠膠乳,從而降低路面噪聲,但是效果并不明顯。SBS于1963年開始工業(yè)化生產(chǎn)。60年代中期出現(xiàn)的改性瀝青是為了滿足建筑防水方面的需要,例如法國制作的SBS改性瀝青和改性瀝青油氈。
80年代中期之前,國內(nèi)使用SBS材料全都是依靠進(jìn)口,直到80年代中期,我國開始了自行設(shè)計并制造SBS生產(chǎn)設(shè)備,并且分別在北京和岳陽建立了兩個生產(chǎn)基地 [10]。近年來,我國的改性瀝青技術(shù)取得了很大的成。2004年8月,沈大高速公路工程竣工通車,沈大高速公路是目前國內(nèi)最長的雙向八車道高速公路,同時是國內(nèi)首次全線路面采用SBS改性瀝青的高等級公路,攤鋪瀝青砼路面1290萬平方米,使用改性瀝青34萬噸,其中85%采用的是遼河石化公司的“歡喜嶺”牌瀝青。此外,青藏公路、津晉高速公路、內(nèi)蒙古呼和浩特機(jī)場、長春外環(huán)高速公路等大型工程項目。
5結(jié)束語
隨著我國路網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn),及對新材料新技術(shù)的需求,更多改性瀝青材料并將出現(xiàn)在未來國內(nèi)新建設(shè)的道路上。也需要更多的工程人員了解并熟悉其的特性,才能將其用好,使其發(fā)揮更大的功效。
6參考文獻(xiàn)
[1]Dr.Yetin Yildirim,Program Manager and Jason H.ldeker,Graduate Research Assistant Superpave and Asphalt Research Program,The University of Texas at Austin “Analysis of Viscosity Values During Mixing and Compaction”.
[2]徐佩弦. 高聚物流變學(xué)及其應(yīng)用[M],北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2003.