改性沥青讲义

改性沥青一改性沥青概述改性沥青——指掺加橡胶、树脂等高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外搀剂（外掺剂），并与沥青均匀混合，使得沥青的性质得以改善而制成的沥青混合物。改性剂——指“在沥青或沥青混合料中加入的天然的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”。一、改性沥青的目标及应用场合1．目标改善感温性提高水稳定性提高耐久性2．应用场合自然条件或交通条件严厉机场跑道桥面铺装SMA、OGFC路面二、改性沥青分类和国内外研究应用情况1)1845年，天然橡胶（NR），英国、法国、荷兰1947年，废胶粉（CRM），美国丁苯橡胶（SBR），苏联，日本(1997，27.4万吨)越来越多的改性沥青专例，形成商品的四十多种。2)两个核心改性剂SBS改性沥青多达数十种。加工工艺NOVOPHALTPE。三、我国改性沥青的发展“六五”SBR改性沥青母体，七五期间得到较多的应用，80年代后期，NOVOPHALT改性沥青的应用，新的高潮(改性剂，改性工艺，试验路)。90年代，改性沥青的技术成熟00年代，大面积应用改性沥青加工设备等：改性沥青生产厂改性沥青现场加工设备二改性沥青分类SBSSBRPE、EVA一、改性沥青二、常用的改性剂（聚合物类）热塑性橡胶类：如苯乙烯、丁二烯嵌段聚合物（SBS）橡胶类：如丁苯橡胶（SBR）热塑性树脂类：如聚乙烯（PE）、乙烯、乙酸、乙烯脂（EVA）二、常用的改性剂（聚合物类）改性剂品种针入度指数PI高温稳定性低温抗裂性弹性恢复性SBSSBRPEEVA＋000＋0+－＋＋－0＋?－＋1．SBS特点可改善高温与低温以丁二烯—1.3苯乙烯为单体，通过离子聚合而成的嵌段聚合物结构：硬段（S段）—聚苯乙烯段软段（B段）—聚丁二烯段玻璃化温度有两个：Tg1—－80℃（聚丁二烯）Tg2—+80～+100℃（聚苯乙烯）型号（1401）

第一位：类型1——线型4——星型

第二位：嵌段比（S/B）3——3/74——4/6

第三位：充油与否0——未充油、1——充油第四位：分子量1—<10万2—14～16万3—23～28万选型

星型分子量大，高温效果好，但加工困难S/B视改性目的而定，高温——4/6，低温——3/71．SBS改性剂壳拍公司KratonCaribit、菲纳公司Finaprene、意大利埃尼公司Europrene等。初用线型，后用星型。我国：燕山石化(3个牌号)；岳阳石化(4个牌号)。2．SBS改性沥青的改性效果高弹性，高温下不软化，低温下不发脆。指标变化：剂量增加，针入度减小（一个等级）临界含量软化点增大（星型和线型的差别）;延度有最大值（25℃，15℃，5℃）。2．SBR——丁苯橡胶，世界上最先使用的改性沥青，我国较早使用的改性沥青1．难以加工，采用常规机械搅拌很难加工按加工工艺分：溶剂法（母体法）改性沥青胶乳改性沥青。2．溶剂法八十年代初，六五期间科技公关项目，溶剂法生产SBR丁苯橡胶的方法，20%的高度的改性沥青母体。七五期间，广深一级公路，1991-1993年期间，400万平方米。规模最大的为青藏二级汽车专用路157万平方米。陕西、西宁等多家单位研发了溶剂法生产改性沥青的设备2．SBR主要改善低温加工工艺（1）搅拌法（2）溶剂法

SBR切片→与溶剂（二甲苯）溶胀→与液态沥青共混→回收溶剂（3）母体法

用溶剂法制成橡胶母体（橡胶∶沥青=1∶4），施工时与沥青拌和（4）胶乳法直接加入法预混法用于稀浆封层，方法有三：将胶乳与乳化沥青直接混合；乳化已经制成的聚合物改性沥青；将聚合物胶乳、水稳定剂、乳化剂与沥青一起进入乳化机、胶体磨制得。

与普通相比，低温性能，耐久性有了很大的改善。效果：１)低温效果好，15，25℃延度可达到100cm以上。２)易老化，RTOF后，延度会显著降低。3．PE改性沥青1）类型LDPE，HDPE，再生聚乙烯，回收聚乙烯LM，柔性、伸长率、耐冲击性能好，结晶度小，溶解度参数较宽，外观乳白色圆柱状颗粒2）性能粘度增加，高温性能好。指标变化：针入度减小软化点增加延度减小

对多蜡沥青较好类型：高密（HDPE）低密（LDPE）线型低密（LLDPE）再生PE成分复杂、加工困难废PE薄膜、分类、洗净4．EVA

主要改善高温，低温适当改善透明状颗粒，略带酸味，较之PE富有弹性和柔性容易融于沥青乙烯支链上引入醋酸基团，EVA改性沥青的性能与EVA的分子量以及乙酸乙烯（VA）的含量有关（VA＜5％，改善高温；VA＞5％，改善高温与低温）。VA含量越高，基团越大，则似胶物的比例越大，对低温改性越好，且越易于加工。VA<5%则近于PE常用VA为19%、28%改性沥青腊选择低温地他区，宜凑采用针狼入度较机大的沥然青，选书用低温月性能好沾的改性势剂（如SBR等）；高温地贺区，宜刺采用针干入度较晃小的沥蝴青，选字用塑料储类（PE、EVA）或SBS等改性便剂；高低温性抬能均有要笨求的地区鄙，可选用SBS或复合改答性剂。三改性沥青躲原理选择性稿吸附溶胀新胶体体阁系的形成1．基眨本原理选择性吸访附溶胀新胶体体名系的形成2．相容摧性相容性萝好——两种物质握混溶后形蓝成—稳定体系敬，不发生霜分层或相糟分离。由于沥青翁与聚合物炎之间存在扫着分子量轰和化学结资构上的差践异，属热夸力学不相祸容体系，编所以改性炼沥青只是慰物理定义恼上的相容姿（混溶）晕。沥青与绿改性剂耀之间的嘱混溶程羞度取决苏于两者划的溶解网度参数式中：F——化学分子衫团的引力幸常数；——密度；M——分子量。改性剂铜的与软沥青仿质的相近，相嫌溶性好为了保证春相容性，争饱和分和纲芳香分应茄占有一定翼的比例。常用的改屋性剂的溶姨度参数：聚合物LDPESBSEVA饱和分芳香分溶度参数δ(卡1/2/厘米3)7.1~8.358.1~8.78.1~8.38.28.8结论：芳香分的蝴溶度参数敞与SBS较为接艳近；饱和分遍的溶度枯参数与PE、EVA较为接奴近。聚烯烃佳类改性悦剂与饱挨和分含槐量高的肿沥青相皱容性要驴好；而糖橡胶类乞改性剂钥（如SBR、SBS）则与芳纤香分含舟量高的备沥青相皇容性要陷好。沥青的果标号对那相容性疯和改性跨效果均屑有影响抛：针入度咽减小相忽容性降推低，搅子拌时间肢延长，小改性效组果降低高标号沥考青低温柔泥性好，高层温性能可喝以通过添纽奉加聚合物换得到改善笼。沥青标灵号小，乏提供给昆聚合物明溶胀的箱油分少延，改善后低温性刚能不利绳；沥青的节标号太亲大，则轻改性沥徒青达到处高温指娘标要求贼所需的干聚合物密用量要踏增加。3．吸刑附、溶侍胀改性剂吸带附沥青中任的轻质组映分体积胀廊大（5～10倍）溶胀是据相容性路好的一援个前提吸附、撒溶胀是晕一个缓封慢过程筑，随温损度升高续，速度饶加快改性剂妻量大时奖，溶胀讽程度降棋低，但楼能形成汇网状结候构4．新的悉胶体体系庸的形成沥青中斧部分轻凝质油分烦被吸附撒后，原掠胶体体漫系失去棚平衡、满沥青质炭和胶质谎析出，肝并吸附赴于聚合颈物的表掀面，形舅成一种丧新的胶碑体结构辆，提高片了体系信的稳定棉性。改性剂北对沥青楼中油分础的吸附怨受到沥聚青胶体馒结构的抛制约，投吸附后致形成新覆的平衡补，这也弓需要一象定的时乐间。由于介面馒过渡层的批形成，改撤性沥青离忍析后，极窄易重新分灯散开。对于某一垒特定的改基性沥青，概存在改性瞒剂粒子产姓生充分溶系胀的最大疫限度，超用过这个限盲度，则溶洋胀减弱，狱所形成的疲界面层相楚应减薄而贪影响体系奇的稳定性丑。四改性沥攻青的影本响因素1．改性犁剂类型型号2．基委质沥青原油基宋属如塑料类戚与多腊沥步青的相容睬性好组分芳香分与璃橡胶类相改容性好饱和分迟与塑料忌类相容舅性好沥青质过你多影响其周与改性剂蕉的相容性分子量分子量小佩则运动速壮度快，活尿动能力强闪，较易进谋入聚合物痕，使之溶渔胀。标号随标号增忆大，粘弹睁性范围向华低温区移此动，标号义小，油分宋减少，溶舒胀受影响惜。3．改性枕剂剂量随改性久剂剂量选增多，牢改性效续果增大哑，到一拼定剂量饰有一突布变→连置续相（辨橡胶类典→连网抱），然侍后增长远缓慢。4．改岭性剂粒咱子的分粪散度粒子越小白，分散越细均匀，体川系越稳定酿，改性效厦果越好。五改性沥废青及改次性沥青辅混合料技术标准1．改做性沥青蔑的技术印标准标号：Ⅰ——热腰塑性弹性速体类（S欣BS）Ⅱ——橡感胶类（S刊BR）Ⅲ——热亏塑性树脂写类（PE味、EVA蹈）A光B分C雪D浊由稀变稠储存稳定俯性试验图2粘韧性拳试验粘性——旗ABCE半面积“A1”韧性——妙CDFE总面积“A2”粘韧性：尚T0＝A1＋A2，韧性：T砍e＝A2测力延度英：变形—杯—荷载2．改性悼沥青混合壳料的技术熟标准高温稳臂定性——车辙动稳封定度（DS）低温抗支裂性——低温（－10℃）弯曲应里变（）水稳定性——残留稳定汤度（S0）冻融劈界裂强度只比（R0）3．改性台沥青的加矛工简单的机伐械搅拌方腔式高速剪切掩或胶体磨钱方式橡胶乳遗液与沥隶青的混遮融方法1.洒简单的口机械搅拌爪方式——改性弹沥青的改丽性剂与沥把青混融比际较容易的售情况SBR胶乳EVA（部分用）APAOPE2.原高速剪迎切或胶睬体磨方训式样品制枪作的最氏常用方停式。适用于姜必须通摔过强力砌搅拌或郊剪切才盖能使改眯性剂均感匀分散火在沥青窑中的改烂性剂类扎型。在剪切洪头的下削方造成瓣一个真毅空区，谣吸入改滴性剂与归沥青的桑混合物妙，通过简转子和歪定子上硬的小孔符将改性扔剂强迫纠剪碎、践分散，锄同时使时粉碎的渴流体介娘质形成顿高速液碰流。在礼上面可新以设定宅一个回镜流板。高速剪切破机目前实验怪室使用最吃普遍的一切种代表性机的专用制板作设备剪更切搅拌器奸由带孔的性转子和定迈子组成。加工温度袜：160℃～175℃。高速剪态切器：700冲0r/m召in～80焰00r夸/mi飞n剪切15m蛙in～30m援in，最长绪不超过1h。改性是否英完成可以毫通过显微泻镜取样检途查得到确设认。粉状的或禁充油的SBS—务—低速剪梢切的设练备加工聚。小型胶体杆磨必须有屿良好的保亏温效果，软使沥青能强达到16荷5℃以上酱，否则将驰无法加工堪，工艺由婶加工效果碌确定。胶体磨沥青连索续相聚合物穴连续相两相交视联3.减橡胶乳盆液与沥获青的混专融方法英国N怎o36巨号道路赏指南：在1L的容器中亿加热500宾g沥青，140±厉5℃；胶乳要创少量地惑徐徐加句入，每戴加一次汉，保留摇在表面纹约20s；不允许胶流乳凝结和施在表面结肠皮，搅拌倾时间20mi滔n；加热时剪间不能败太长使颈乳液分探解，影许响改性魂效果。既保证橡斑胶微粒充左分溶解，尿又不允许爪其分解，冒控制好搅裳拌时间是慈非常重要缠的。六环保改性降沥青橡胶粉（CR）改性沥练青废旧聚浆乙烯（RPE）改性沥萌青一橡胶爆粉（CR虎）改性沥胶青（1）斧沥青橡竹胶的应配用20世纪四十转年代为初公期发展阶刑段20世纪九十挤年代，技换术日趋成幅熟，得到臭了广泛的孙应用（废筛旧轮胎成戚灾）1992年美国沿联邦公水路局曾救立法推五动橡胶帮粉应用虚于沥青临改性至今世画界发达井国家均玩各自为征橡胶粉豪改性沥姓青制订佳了相应饱的标准痒，规范探。（2）橡衬胶粉改性以沥青机理胶粉吸收原沥青中的另芳香分而贯膨胀、软贝化（膨胀1-3倍）沥青中芳喷香分的减悟少导致沥翅青粘度增垂大橡胶粉磨自身的拍柔性，班为改性蛋沥青提号供了良碌好的路洞用性能（3）橡友胶粉的制荒备方法破碎研磨——先将轮胎姨适应切割渗然后研磨肠，其颗粒柳尺寸为4～5mm；颗粒机——用旋转钢客刀片剪切既，颗粒尺琴寸为2～10m筒m；细磨（湿霸磨）——可磨出0.0偏7mm的细胶睡粉；冷冻变脆型后再磨，仍质量好，份但造价高斯。（4）缠橡胶粉规改性沥言青加工育技术1）干法——不品能确保凑橡胶粉知在沥青娇中的均简匀分散电，且胶壶粉越细倡，分散盘性越差希；2）湿法——应刊控制改言性沥青疫的粘度乐适当（抄≤30判00c讨p），袖容易泵妈出，而故又要在演热储存心中不离德析。（5）影虑响改性效代果的因素胶粉的细括度——越细，就改性效寸果就越父好；沥青的组木成——沥青质含型量高，相横容性较差们，芳香分贸含量多，偶则相容性凶较好；改性加搏工技术——干法、湿沸法；加工柴时间（6）橡震胶粉改性营沥青的效堡果1）粘度毕提高，热旱稳定性改狡善测试温度（℃）普通沥青橡胶沥青1353501210150180600180-150（表列数邀字为粘度正值）DSR义试验表另明，1脏5%橡猛胶改性箭沥青的宁G*/走sin是普通菌沥青的2.4躺1倍。2）低温乘性能改善组弗拉斯脆侨点下降普通沥青沥青橡胶1#沥青橡胶2#4%EVA4%SBS4%SBR-10℃-19℃-17℃-10℃-9℃-9℃SHR唯P冻断只试验（亮TSR膛ST）独表明1奔5%沥预青橡胶听的冻断阔温度，锯由原沥尸青的-警20.慕8℃，女降低到震-34叮.1℃茶。3）弹性颠恢复增大原沥青沥青橡胶SBSEVA<20859047（4）噪见音降低高速公路值降低5－8d县B。一般公影路降低3－5d兄B。（5）抗疲劳罩性能明汪显改善几乎可成提高一舅倍。其使用爆寿命可供延长三剃分之一古。（7）改尚善橡胶粉兽改性效果炉的措施将惰性追的硫化凭橡胶粉荐，通过广加热降怀解转为广活性改雹性剂。表面活叼性处理拼废橡胶鲜粉（如弄采用碱姻性抗剥决离剂）续，使表洋面呈酸挣性的橡钉胶粉带较有阳离璃子。完善橡等胶粉的贩制备工蚕艺与加典工方法销。二、R企PE改顺性沥青欧共体滤RPE酷环保改狱性沥青全试验研廊究方案44种新PE（LDPE、LLDP怪E、HDP辞E）12种回收PE6种不同基栋质沥青288种不同邮改性沥卧青配方26种不同宾改性沥紫青混合漂料配方(1)便初步筹试验结笼果RPE绣改性沥崭青的性借能比较子试验巷表1沥青粘结料传统评价方法SHRP复合成份25℃针入度环球软化点PMB等级PG等级NYNA70/100NY+5%V-LDPENY+5%V-HDPE955943465562---50/70-5330/50-60PG64-28PG70-22PG76-22NY+6%RPE1NY+6%RPE24143616330/50-6030/50-60PG82-22PG76-22NY+3%RPE+3%SBSNY-SBS-PMB455059617830/50-6030/50-53PG76-22PG76-22RPE改臭性沥青的架性能比较侄试验帐表2使用沥青材料沥青混合料性能混合料类沥青和聚合物25℃RM弹性恢复MPa25℃IDT间接拉伸MPa40℃DCR动态蠕变M（MPa）：S60℃WTR（车辙）车辙深度%SMA0/11NYNAS70/100+6%RPE1NYNAS+3%RPE+3%SBS250421920.80.826;0.2623;0.247.88.2NY-SBS-MB4520790.722;0.2010.8AB0/16ESSO50/70+6%RPE1ESSO50/70+6%RPE2476149791.11.158;0.1583;0.156.93.0NY-SBS-PMB4527921.080;0.1811.0美国F蛾HWA雷车辙试希验报告争AL撞F1盈994享-19汗98风表18沥青胶结料AC-5AC-10AC-20PE/RPESBSMod1．LCPC（法国车辙试验法：）车辙深度%15.513.86.42.63.72．乔治亚洲DOT（美国）轮载试验（40C；0.13rad/s;8000cycles）车辙深度mm7.45.43.71.41.93．汉堡（德国）车辙试验；50C；0.13rad/s;20000cycles车辙深度mm>30>308.51.92.8速率/1mm296634622424594179474．ALF（速率）：2.3rad/s；ALF车辙性能等级53412（2）试哄验结果分弓析1．R峡PE改育性沥青番高温性腐能及混解合料抗外车辙能竭力大大歼提高。2．R餐PE改掀性沥青虎混合料篇的抗疲仰劳能力招与其它饱聚合物汽改性基秋本相当酒。3．RP舟E减少了非加热过程宫中，有害冒气体的影总响（脂肪酸族碳氢化怕合物及奈株系列物质饮）七改性沥青俩设计改性沥青察混合料设般计程序改性沥青茶混合料施对工一、改色性沥青须设计