沥青改性技术在路面工程中的应用

沥青是高等级公路中最常见的材料之一，目前道路沥青已占沥青总消耗量的80%以上。而目前国内约85%以上的高等级公路采用沥青路面结构，美国等发达国家这一比例则达90%以上。但沥青具有明显的感温性，高温易软，低温易脆，夏季高温季节易出现车辙、推移等，而冬季易出现低温缩裂等病害。另外，随着现代公路交通的发展，普通沥青常常难以胜任，在沥青或沥青混合料中加入外加剂以改善沥青及混合料使用性能得到了世界各国的重视，沥青及混合料改性技术已成为世界各国道路的研究热点。
　　改性沥青及其混合料技术的优势主要体现在以下几个方面：改性沥青及混合料的高温稳定性，提高沥青路面的高温抗车辙能力；改善沥青与集料的粘附性，提高沥青与集料之间的粘结力，从而大大降低了路面水损害的发生；改善沥青的使用可以大大延长路面的疲劳寿命，延长养护、大中期的周期，减少二次投入；改性沥青及混合料技术发展的同时也扩大了沥青技术的应用范围，改性沥青应用在薄层磨耗层、大孔隙排水式沥青路面、开级配沥青面层、桥面铺装、机场道面、桥面伸缩缝、面层及坝体防水等方面取得了良好效果，同时新型路面结构，特殊环境和条件下沥青的应用促进和激发了改性沥青的研究和应用；提高了沥青路面的服务水平，降低营运费用，延长养护周期，减少养护费用与养护工作量，减薄罩面层厚度等，具有良好的社会经济效益。
　　在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能的材料称为该性剂。改性剂的种类繁多，已知的有几十种，各种品牌更是不胜枚举。从广义上划分，可分为聚合物类，例如SBS、SBR、PE、EVA等，另外还有矿物添料类、橡胶粉，掺加天然沥青以及硫化沥青、泡沫沥青等。SBS改性沥青在我省应用较广，但其需要大型生产加工设备，制作工艺复杂，加工成本较高。为了降低沥青改性成本，节省公路建设资金，近10年来我省在沥青改性技术方面开展了多项应用研究，取得了较成熟的研究成果。例如：德国DUROFLEX（多乐）改性沥青，废旧轮胎橡胶粉改性沥青，北美（国产）天然沥青改性沥青，丁苯胶乳改性沥青，RS2000改性沥青，硫磺改性沥青，硅藻土改性沥青等，简要介绍一二。
　　德国DUROFLEX（多乐）改性剂是在直接添加到沥青混合料中拌和的一种新型的改性剂。该产品为黑色固体，呈粒状，粒径在4.75mm-0.75mm之间，密度在1.042g/cm3左右。这一改性剂主要是为提高沥青混合料的高温稳定性、增强与矿料的粘结而专门研制的。研究表明，DUROFLEX（多乐）改性剂可以改善沥青与集料之间的粘结情况，提高沥青混合料的水稳定性，降低沥青路面水损害发生的机率。DUROFLEX（多乐）改性剂可以提高沥青混合料的劲度模量，而夏季高温时，高劲度模量的沥青混合料抵抗永久变形的能力强，即可改善沥青路面的高温稳定性。
　　DUROFLEX（多乐）改性沥青混合料在加工工艺上不需要专门的设备，它首先与热的矿质混合料拌和，然后加入沥青拌和。该改性沥青混合料成功在石家庄石环公路、307国道藁城段沥青路面大修和石阎公路沥青路面维修工程中应用，效果良好。
　　橡胶粉改性沥青是用来描述废轮胎橡胶粉以任何一种方式与沥青混合形成的沥青材料。橡胶粉改性沥青从生产至今已有150多年的历史，是橡胶粉在公路行业中应用最普遍的材料。橡胶粉改性沥青在工艺上属于湿拌法，由美国最先使用。美国联邦公路局使用橡胶粉改性剂来表示橡胶粉掺入沥青材料中的概念。
　　橡胶粉改性沥青根据其加工工艺和添加剂量、材料的不同，具有不同的名称，一般来说包括橡胶沥青、掺加橡胶粉的改性沥青等；其组成成分包括：
　　（1） 橡胶粉+沥青
　　（2） 橡胶粉（改性）+沥青
　　（3） 橡胶粉+沥青+添加剂（芳香烃、油份）
　　（4） 橡胶粉+沥青+天然橡胶
　　（5） 橡胶粉+沥青+聚合物（如：SBS、PE等）
　　1997年美国将橡胶沥青定义为：由沥青、回收轮胎橡胶及一定的添加剂组成的混合物，其中胶粉的含量不少于总重的15%，且要求橡胶颗粒在热沥青中充分反映并膨胀。
　　橡胶粉与沥青的反应机理为：橡胶粉掺入沥青中，首先是橡胶粉吸收沥青中的轻质油份，橡胶沥青变稠，粘度变高。随着橡胶沥青反应时间的延长，橡胶粉开始产生脱硫反应，由于硫是活性物质，在橡胶沥青中与沥青产生反应，单分子的硫进入沥青中，硫和沥青组分之间产生交联作用，形成高分子量的含硫沥青质，能改善沥青的低温弹塑性以及与石料的浸润性，但同时也显著降低沥青的粘度。硫化橡胶粉脱硫以后，将显著改善橡胶粉在沥青中的分散程度，橡胶的弹性和强度降低，橡胶成分更容易溶解在沥青中，从而产生显著的化学反映，使沥青具有橡胶的性质，具有更低的低温弹性和更高的高温韧性，显著降低沥青的温度敏感性，改善沥青的路用性能。
　　橡胶粉用于沥青混凝土路面，不仅解决了废旧轮胎带来的社会问题，是一个社会公益明显的环保项目，而且对于公路建设来说，不仅可以大量节约建设投资，还可以为解决当前路面存在的一些问题找到合理的技术途径，为使用者提供一条耐久、平整、舒适、安静的环保路面。该技术先后在沧州正港路、衡小高速公路、张石高速公路新建公路和石安高速公路、京秦高速公路罩面工程中做了试验路，路用检测效果良好.