五沥青、沥青混合料和防水材料-5.2改性沥青（建筑材料）

《建筑材料》四沥青及沥青混合料工程造价目录/CONTENT02标题文字03标题文字04标题文字01石油沥青04沥青混合料的技术性质0306热拌沥青混合料配合比设计实例05普通热拌沥青混合料的组成设计03其他沥青02改性沥青07沥青防水材料改性沥青PART

0202沥青改性技术03聚合物改性沥青的种类01概述01概述渣油硫化改性废橡胶粉和SBR为主引进PE改性沥青20世纪60年代20世纪80年代20世纪90年代近年来化学网构改性沥青SBS改性沥青硅藻土此外，高聚物复合改性沥青硅藻土改性沥青化学改性沥青广义定义：是指掺橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外加剂，或采取对沥青进行轻度氧化等工艺措施，使沥青或沥青混合料性能得以改善而制成的沥青结合料。（参照JTJF40-2004）狭义定义：指聚合物改性沥青PMA——PolymerModifiedAsphalt

PMB——PolymerModifiedBitumen1.何为改性沥青?（what）1、定义：

是指掺橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）制成的沥青结合料，从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善。（参照JTJF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》）2、为什么对沥青改性？？（Why）（1）交通的发展：交通量剧增，重载超载现象严重，某些路段超负荷运转，采用普通沥青不能满足要求。（2）气候条件：我国幅员辽阔，有些地方夏季酷暑、冬季严寒；有些地方潮湿多雨，沥青路面经受严峻考验。（3）建筑材料对沥青抗裂性能和粘附性能要求的提高。改性的目的改善沥青的路用性质：

高温稳定性

低温抗裂性

耐疲劳性改善沥青的粘附性提高沥青的抗老化性《建筑材料》四沥青及沥青混合料工程造价目录/CONTENT02标题文字03标题文字04标题文字01石油沥青04沥青混合料的技术性质0306热拌沥青混合料配合比设计实例05普通热拌沥青混合料的组成设计03其他沥青02改性沥青07沥青防水材料改性沥青PART

0202沥青改性技术03聚合物改性沥青的种类01概述沥青改性技术02⑴改进生产工艺

氧化、半氧化沥青，泡沫沥青，乳化沥青⑵掺加矿质填料——改善耐老化性

碳黑、硫磺、硅藻土、纤维等1、沥青改性技术如何改性（How）？？⑶调和沥青——改善稳定性

掺加湖沥青、岩沥青、海底沥青等天然沥青。⑷掺加高分子聚合物——改善力学性能

热塑性丁苯橡胶(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、废旧橡胶粉等沥青改性剂（modifier）

在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的有机或无机材料，可熔融或分散在沥青中，以改善或提高沥青的性能。氧化改性沥青

氧化也称吹制，是在250～300℃高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能，得到的沥青为氧化（改性）沥青

我国工程中使用的道路石油沥青、建筑石油沥青均为氧化沥青。矿物填充料改性沥青

在石油沥青中加入一定数量的矿物填充料进行改性的沥青。掺入填充料可提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥青的温度敏感性。

常用的改性矿物填充料大多是粉状和纤维状的，主要有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、水泥、生石灰粉和石棉等。聚合物改性沥青

将某些同石油沥青具有较好的相容性聚合物（包括橡胶和树脂），加入到沥青中而制成的沥青。加入聚合物可赋予石油沥青优良的性能，从而改善石油沥青的使用性能。

聚合物改性的机理较复杂，一般认为聚合物改变了体系的胶体结构，当聚合物的掺量达到一定的限度，便形成聚合物的网络结构，将沥青胶团包裹。聚合物改性沥青1873年英国人SamuelWhiting申请了橡胶改性沥青的专利

1902年法国修筑了掺有橡胶（NR）的沥青路面

1937年英国修筑了掺有橡胶的碾压式沥青混凝土作表面磨损层

1947年美国也开始将合成橡胶改性沥青用于道路铺装试验

1954年日本将橡胶改性沥青试铺于北海道国道36号

1975年日本开始研究改性沥青技术规范

1988年日本中将改性沥青技术规范列入铺装纲要

1987年日本率先采用多空隙改性沥青路面

1995年美国AASHTO及ASTM提出改性沥青规范

1995年美国SHRP提出Performance-basedGradation沥青技术规范80年代末：仍处于铺筑试验路阶段或小规模应用阶段

90年代：重庆公路科学研究所——于广东成功地铺筑出第一条规模较大的橡胶沥青路面

1995年：齐鲁石化公司——丁苯橡胶改性沥青在北京地区的路用性能研究课题通过交通部技术鉴定

1992年：首都机场高速公路使用了NOVOPHALT改性沥青技术（PE+SBS复合改性）

1998年：我国交通部颁布了《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036－98）聚合物改性沥青表面层表面层、中面层高速公路高速公路、一级、二级路结构层：改性沥青应用范围越来越广公路等级：《建筑材料》四沥青及沥青混合料工程造价目录/CONTENT02标题文字03标题文字04标题文字01石油沥青04沥青混合料的技术性质0306热拌沥青混合料配合比设计实例05普通热拌沥青混合料的组成设计03其他沥青02改性沥青07沥青防水材料改性沥青PART

0202沥青改性技术03聚合物改性沥青的种类01概述03聚合物改性沥青的种类2、聚合物改性沥青的种类

用于沥青改性的聚合物很多，主要有：

热塑性橡胶类：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)

苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS)

苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS)

橡胶类：天然橡胶（NR)、丁苯橡胶（SBR)

氯丁橡胶（CR）、异戊二烯橡胶（IR)等树脂类：热塑性树脂：

乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA)、聚乙烯（PE)、无规聚丙烯（APP）、聚氯乙烯（PVC)等热固性树脂:

环氧树脂（EP)等

聚合物改性沥青的特性：粘度增加、高温稳定性增加塑性增大、低温抗裂性提高耐老化性能提高聚合物改性沥青性能的评价:

常规指标：针入度、延度、软化点、粘度、脆点、针入度比等。专用指标：弹性恢复、测力延度、粘韧性试验、冲击板试验、离析试验等。

用于混合料的指标：简支梁弯曲试验、动态剪切试验、直接拉伸试验、压力老化试验、约束温度应力试验等。道路工程常用的聚合物改性沥青

SBS改性沥青：掺入3%~5%的热塑性橡胶SBS

沥青的针入度减小、软化点升高、50C延度增大、弹性恢复增大；SBR改性沥青：掺入3%~5%的丁苯橡胶SBR

沥青的延度大幅度增加，特别是低温延度增加较大，软化点提高、粘韧性和韧性增加，但耐高温老化性能较差；EVA改性沥青：掺入5%的乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA

EVA与沥青的相容性较好，掺入后沥青的针入度减小，软化点提高，针入度指数（PI）增加，但低温延度无明显改善；

PE改性沥青：掺入5%以上的聚乙烯PE。

PE与沥青的相容性较差，掺入后沥青的针入度减小，软化点提高，针入度指数（PI）增加，但50C延度有所减小，低温性能改善不明显；聚合物改性沥青的性能要求：1.低温下应有弹性和塑性，抗裂能力；2.高温下要有足够的强度和稳定性，抗车辙能力及抗变形能力；3.提高在加工和使用中抗老化能力；4.提高与矿物和结构表面粘附性；5.提高弹性性能，增强变形的适应性和耐疲劳性。聚合物改性沥青的性能比较：

综合性能（针入度指数PI）：

SBS沥青>EVA沥青>PE沥青>SBR沥青

高温稳定性：

软化点:SBS沥青>SBR沥青>EVA沥青≈PE沥青

600C粘度:SBS沥青>PE沥青>EVA沥青>SBR沥青

低温抗裂性（低温延度）：

SBR沥青>SBS沥青>EVA沥青>PE沥青（降低）

弹性恢复：

SBS沥青>EVA沥青>PE沥青>SBR沥青

综合性能以SBS改性沥青最好SBS类改性沥青：高温、低温性能都好。适用各类气候条件。SBR类改性沥青：低温性能好。适宜在寒冷的气候条件使用。EVA、PE类改性沥青：高温性能好。适宜在炎热气候条件使用。《建筑材料》四沥青及沥青混合料工程造价目录/CONTENT02标题文字03标题文字04标题文字01石油沥青04沥青混合料的技术性质0306热拌沥青混合料配合比设计实例05普通热拌沥青混合料的组成设计03其他沥青02改性沥青07沥青防水材料改性沥青PART

0202沥青改性技术03聚合物改性沥青的种类01概述04改性沥青的技术要求指标单位SBS类(I类)SBR类(II类)EVA、PE类(III类)I-AI-BI-CI-DII-AII-BII-CIII-AIII-BIII-CIII-D25℃针入度dmm>10080-10060-8030-60>10080-10060-80>8060-8040-6030-40针入度指数PI，≥-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.45℃延度，≥cm50403020605040－软化点TR&B，≥℃4550556045485048525660135℃运动粘度，≤Pas3闪点，≥℃230溶解度，≥％99－25℃弹性恢复，≥％55606575－－粘韧性，≥N·m－5－韧性，≥N·m－2.5－贮存稳定性离析度（48h），≤℃2.5－无改性剂明显析出、凝聚TFOT(或RTFOT)后残留物质量变化，≤％1.0针入度比25℃，≥％5055606550556050555860延度5℃，≥cm30252015302010－JTJF40-2004聚合物改性沥青标准

根据我国聚合物改性剂的使用情况，将改性沥青分为： SBS(热塑性橡胶类)、 SBR(橡胶类)、 EVA和PE(树脂/塑料类)三类1）I类为SBS热塑性橡胶类