改性沥青在公路施工中的应用.doc

1、辽宁广播电视大学土木工程（本科）毕业论文论文题目 改性沥青在公路施工中的应用 姓 名： 学 号： 专 业： 土木工程 分 校： 指导教师： 辽宁广播电视大学 2012年12月改性沥青在公路施工中的应用摘 要 随着公路交通事业的发展及交通量的增大，改性沥青在公路中的应用越来越重要。根据改性沥青的广义定义，改性沥青的种类很多，包括聚合物改性沥青、金属皂、受阻酚、矿物填料如碳黑等、调和沥青等等。但是根据其改性特点大致可以把改性沥青分为两类，第一类是以改善路用服务性能为目的改性沥青，聚合物改性沥青中的SBS对沥青的高低温稳定性能均有所改善、而SBR对沥青的热稳定性有所改善、废橡胶粉改性沥青可以改善沥青

2、的低温稳定性，减少路面的损坏、湖沥青可以提高沥青的高温稳定性和抗车辙能力。第二类是以改善施工工艺性为目的的改性沥青，主要有温拌沥青，使施工温度降低2030，而其品质不下降、冷补沥青，适用于任何天气和环境下修补各种不同类型的道路面层，改善了施工的可操作性。关键词:改性沥青；改性剂；聚合物；废橡胶粉；温拌沥青目 录摘 要I第1章 绪论11.1 研究意义11.2 改性沥青的应用背景和现状11.3 本文研究的内容1第2章 改性沥青的定义及种类32.1 改性沥青的定义32.2 常用改性沥青的种类32.2.1 改善路用服务性能类32.2.2 物理改性剂52.2.3 调和沥青类7第3章 改变路用服务性能的改

3、性沥青83.1 常用聚合物改性沥青的技术特性83.1.1 橡胶类改性沥青83.1.2 热塑性橡胶类改性沥青83.1.3 热塑性树脂改性沥青93.1.4 聚合物改性沥青的选择103.2 橡胶粉改性沥青113.2.1 外掺废旧橡胶粉的改性实验方法113.2.2 结论113.3 天然材料改性沥青113.3.1 湖沥青113.3.2 岩沥青12第4章 以改变施工性能为目的改性沥青134.1 温拌沥青134.1.1 温拌方法134.1.2 温拌沥青混合料的优势134.2 冷补沥青混合料144.2.1 材料简述144.2.2 生产原料144.2.3 冷补材料基本性能154.2.4 产品特点15结 论17参

4、考文献18致 谢19 I辽宁阜新电大本科毕业论文改性沥青在公路施工中的应用第1章 绪论1.1 研究意义就我国目前沥青的情况来看，由于原油基质的限制，所生产的道路沥青大部分都是普通沥青，含蜡量高、粘结性差，即使用于一般道路的养护，其性能也不能令人满意，为了延长高等级公路的使用寿命并且提高公路的服务质量，我国大多数高等级公路使用了改性沥青，因此有必要通过分析改性沥青的分类, 研究不同改性沥青的应用状况，以适应交通状况、气候条件、经济条件、技术设备差异较大地区公路建设的需要，提高沥青路面的的路用服务性能，以便更好地服务于公路建设。1.2 改性沥青的应用背景和现状据相关资料，20世纪60年代以前，沥青

5、路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。20世纪70年代前后，在全国范围内曾采用渣油吹氧稠化，掺配特立尼达(TLA)或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，配制成200号沥青铺筑以表面处治为主的沥青面层。1985年国内开展了沥青中掺丁苯，氯丁橡胶，废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1992年NovophaltPE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到生产应用。国内对改性沥青路面的研究，较为流行的改性剂是聚合物改性剂，如SBS、SBR、PE、EVA等。目前的研

6、究重点在新的改性剂上，以便更好的提高沥青的路用性能和沥青改性剂的加工工艺，例如温拌沥青、冷补沥青混合料等；还有一部分研究是面向工程应用的，即研究在沥青集料改性剂确定的情况下，找出合适的级配，最佳沥青用量和改性剂用量以满足实际工程的要求，如将废旧轮胎磨细的胶粉应用于道路改性沥青不但可以改善沥青的高低温性能，减少路面的损坏，而且还能减少废旧轮胎所带来的环境问题。1.3 本文研究的内容本文以改性沥青的定义为线索，开篇介绍了改性沥青的种类，聚合物类、填料及填充料类有机烃类、抗剥落剂、抗氧化剂和纤维、调和沥青等,聚合物类包括树脂类、橡胶类，矿物填料类包括碳黑、硫磺、纤维，调和工艺类等等。第二、三章分别就

7、改性沥青的两大特点：一、改性沥青改善道路的路用性能和寿命，二、改性沥青改善施工工艺进行重点介绍。文章结尾总结了常用聚合物改性沥青SBS的技术性能及橡胶粉改性沥青的改性性能，改善路用服务性能的天然改性沥青湖沥青、岩沥青的技术性质及用途，改变施工性能的温拌沥青和冷补沥青混合料。第2章 改性沥青的定义及种类2.1 改性沥青的定义所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料，按照我国公路沥青路面的施工技术规范（JTJ 032）及公路改性沥青路面施工技术规范（JTJ 036）的定义，是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性

8、能得以改善而制成的沥青结合料”。从广义划分，根据不同目的所采取的改性沥青及改性沥青混合料技术可汇总于图中示： 总结上述内容，概括的说，改性沥青是指沥青中掺加改性剂、通过物理改性、调和沥青及改变沥青工艺等方式，改善沥青的路用服务性能并且提高道路施工可操作性能。2.2 常用改性沥青的种类2.2.1 改善路用服务性能类（1）橡胶类改性剂橡胶即聚合物弹性体。橡胶有天然橡胶、合成橡胶、再生橡胶。在道路工程应用于沥青改性的，以合成橡胶为多数。合成橡胶主要有丁苯橡胶（SBR)）、氯丁橡胶（CR)）、乙丙橡胶（EPOM)）、丙烯酸丁二烯（ABR）、聚苯乙烯-异戊二烯（SIR）等，但实际应用以丁苯橡胶为多数。按

9、橡胶的形态不同，有板块状橡胶、粉末橡胶、橡胶胶乳、胶浆等，使用是根据橡胶沥青配置的方法不同而选择某种形态的橡胶制品。沥青掺加橡胶后，针入度减小，软化点提高，延度增加，这种性质的变化随橡胶掺加量的增加而增大。橡胶沥青的最大特点是沥青的延伸性能和韧性好。沥青中加入橡胶后，沥青延度有较大提高，尤其在低温下的延度提高更为明显。提高低温下的延度，其效果最好的首推丁苯橡胶，而且常常在掺加量不大的情况下（3%左右），延度就会超过150cm。橡胶沥青低温延度大，表明其低温柔性改善，使沥青路面脆性降低，从而能够减少路面低温收缩开裂的可能性。由于橡胶沥青具有良好的低温性能，故橡胶沥青被广泛英用在低温寒冷地区。（2

10、）热塑性橡胶类改性沥青热塑性橡胶也称热塑性弹性体（TPE），是由橡胶类弹性体热塑化和弹性体与树脂溶融共混热塑化技术而产生的热塑性弹性体材料和弹性材料品种牌号繁多，性能优异，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（简称SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(简称SIS)都可用于沥青改性，使用最多的为SBS。（3）热塑性树脂改性沥青热塑性树脂是聚烯烃类高分子聚合物，多数是线状结晶物，加热时变软，冷却后变硬，因而能使沥青结合料的常温黏度增大，从而使高温稳定性增加，有利于提高沥青的强度和劲度，但与各种沥青调和时有一定得选择，热贮存时分层较快，分散了的聚合物在熔点以下容易成团，通过精心选择树脂的品种

11、与沥青匹配，因而树脂在沥青改性中得到较多的应用。常采用的品种有低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、还有APAO等。聚乙烯（简称PE）聚乙烯是由乙烯加聚得到的高聚物。聚乙烯的特点是强度较高、延伸率较大、耐寒性好(玻璃化温度可达（-120-125）。聚乙烯是较好的沥青改性剂，由于它具有较高的强度和较好的耐寒性，并且与沥青的相容性较好，在其他助剂的协同作用下，可制的优良的改性沥青。通常低密度聚乙烯用于沥青改性。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（缩写EVA）EVA是由乙烯（E）和醋酸乙烯酯（VA）共聚而得的高聚物，化学名为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。EVA为办透明粒状物，具有优良的热稳定性、低

12、温性、弹性和柔韧性；同时又具有一定的刚性、耐磨性和抗冲击等力学性能。EVA为教常采用的沥青改性剂。（4）热固性树脂改性沥青热固性树脂品种有聚氨酯（PV）、环氧树脂（EP）、不饱和聚酯树脂（VP）等类，其中环的氧树脂以应用于改性沥青。环氧树脂是指含有两个或连个以上环氧环氧基团的醚或酚齐聚物或聚合物。环氧树脂改性沥青的延伸性不好，但其强度很高，具有优越的抗永久变形能力，并具有特别高的耐燃料油和润滑油的能力，适用于公共汽车停靠站、加油站等。（5）粘附性改性剂无机类 如水泥，石灰或电石渣，将这类改性剂预处理集料表面或直接加入沥青中，可提高沥青与寂寥的粘附性。有机酸类 掺加各类合成高分子有机酸，可提高沥

13、青活性。合成化学抗剥落剂 如醚胺、醇胺类、烷基类等，这些高校低剂量抗剥剂对粘附性的改善效果教好，一般用于对粘附性要求很高的高等级路面，应用时，通过试验路段的试验。重金属皂类 近几年，国内外对金属皂都有研究和应用。金属皂是多价金属与一元羟酸反应所声称的盐类，其通式为（RCOO）xM，x为金属M的原子量，R为羟基或指环基。金属皂加入热沥青中能起到催化作用，是沥青分子之间发生交联并形成稳定的不可逆酮键，达到改善沥青耐老化、粘附性等性能的目的。常用的有皂脚铁、环烷酸铝皂等。（6）耐老化改性剂 受阻酚、受阻胺等抗老化剂，价格较为昂贵，目前常用的是炭黑。炭黑粒径小，表面积大，弥散与沥青中，可吸附沥青热氧化

14、作用产生的游离基，阻止沥青老化的链式反应，并且，炭黑又是一种屏蔽剂，能阻止紫外线进入，使老化作用受到抑制。 （7）抗车辙剂是一种新型的沥青混合料外加改性剂，用于沥青混合料中，以提高沥青混合料的高温稳定性和路面抗车辙能力。在正常拌合温度下，抗车辙剂能迅速溶于沥青中，提高沥青胶结料的黏度和对集料的粘附性，提高沥青混合料的高温抗车辙和抗水损害能力，同时提高混合料的低温开裂性能。2.2.2 物理改性剂（1）纤维类改性剂常用的纤维物质有：玄武岩矿物纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚丙烯晴纤维、木质素纤维、矿质石棉纤维、土工布等。使用纤维的主要目的是通过提高疲劳和开裂过程所吸收的能量来提高沥青混合料的韧性。近

15、年来，纤维逐步成为SMA沥青玛蹄脂碎石混合料的必须成分，由于SMA使用较多的矿粉和结合料，纤维加入其中可以起到加筋作用，分散作用，吸附和吸收沥青作用，稳定作用及增粘作用等。掺入纤维类改性剂后，沥青高温稳定性得到显著提高，并且低温抗拉强度也能得到改善，但必须注意这类物质对人体健康的影响。（2）固体颗粒改性剂 主要有废橡胶、炭黑、高钙粉煤灰、火山灰和页岩粉等，这些固体颗粒的级配、表面性质和空隙状态等都影响着沥青混合料的高温流变特性和低温变形能力。研究认为： 沥青混合料的性状( 高温流变特性和低温变形能力) 与微填料的颗粒级配、表面性质和孔隙状态有密切关系。采用的微填料应经过预处理( 例如活化、芳化

16、)，方能达到改善沥青性能的效果，否则会降低沥青性能。 （3）硫磷类改性剂 硫与磷有同样的作用，硫磷在沥青中的链桥作用，能提高沥青高温抗变形能力，特别是某些组分不协调的沥青，掺加低剂量就有明显的效果。但应采用“预熔法”，否则高温稳定性虽得到改善，但低温抗裂性则明显降低。（4）硅藻土硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻土遗体组成，其化学成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。SiO2通常占80%以上，最高可达94%。优质硅藻土的氧化铁含量一般为11.5%，氧化铝含量为36%。硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状

17、、链状、筒状、羽状等。硅藻土改性沥青的基理主要在于，硅藻土含有大量的SiO2成分及内部经加工催化处理达到的纳米级微空，其内表面由于空隙结构而具有活性，从而具有较大的附着能力和附着强度。路面的防滑性、耐磨性和化学稳定性将大幅提高，并具有良好的防腐蚀性和耐酸碱性，同时由于硅藻土能够吸附较多沥青的能力，高温时可以多吸附沥青，防止路面泛油；低温时可以释放沥青，提高沥青混凝土低温抗裂性，进而保持路面的稳定性，延长路用寿命。2.2.3 调和沥青类根据生产矿床的不同，天然沥青分为湖沥青、岩沥青及海底沥青三类。湖沥青在泥沙处生成，含有大量的泥沙杂质；岩沥青生成在岩石裂缝中，所受的压力、温度条件比其他沥青苛刻，

18、故聚合程度高，分子量大，软化点高；海底沥青属于含沥青很少的砂岩类，沥青丰度不良。（1）湖沥青湖沥青的形成是石油不断从地壳中冒出，存在于天然湖中，是经长年沉淀、变化、硬化而形成的天然沥青，代表性产品有位于南美洲特立尼达岛的特立尼达湖沥青（TLA）。研究表明，经过精炼加工的TLA由以下4种物质组成：（1）地沥青（二氧化碳可溶分），占53%55%。（2）矿物质（灰分），占36%37%，主要成分是石英和粘土，矿质非常精细，90%小于0.075mm，44%小于0.01mm，呈珊瑚状。（3）4.3%矿物质的化合物。（4）3.2%有机材料。表2-1 特立尼达精炼湖沥青质量标准（BS-3690）指标针入度软化

19、点加热损失溶解度灰分密度单位(25,5s) (0.1mm)()(163,5s)(%)(%)(%)(25)(gcm-3)规格2293992.0525535391.391.44（2）岩沥青岩沥青的代表性产品有位于南太平洋印度尼西亚苏拉威西岛东南部布敦岛的布敦岩沥青及美国犹他州的北美岩沥青。北美岩沥青位于美国北部犹太州东部Uintah盆地的UINTAITE北美岩沥青，是近年来引人注目的代表性品种，用于道路工程已有十余年的历史。它包括的元素有碳84.9%，氢10%，氮33%，硫0.3%，氧1.4%，微量元素0.1%。 表2-2 北美岩沥青技术指标指标软化点针入度闪点粘度含水量灰份含量酸值单位()(25

20、)()(Mpa.s)(%)(%)规格16017503155000.50.52第3章 改变路用服务性能的改性沥青3.1 常用聚合物改性沥青的技术特性3.1.1 橡胶类改性沥青橡胶类改性沥青材料用的最多的是丁苯橡胶（SBR）和氯丁橡胶（CR）。这类改性剂常以乳胶的形式加入沥青之中，制成橡胶沥青，可以提高沥青的黏度、韧性、软化点，降低脆点，使沥青的延度和感温性得到改善。丁苯橡胶（简称SBR）丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯共聚而得的共聚物。按苯乙烯占总量中的比例，分为丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50等排号。随着苯乙烯含量增大，硬度、磨性耐增大，弹性降低。丁苯橡胶综合性能较好，强度较高、延伸率大，抗磨性和耐

21、寒性亦较好。通常用于沥青改性多采用苯乙烯含量为30%的丁苯橡胶。SBR的性能与机构随苯乙烯与丁二烯的比例和聚合工艺而变化，选择沥青改性剂时应通过试验加以确定。有关文献认为，由于丁苯橡胶与沥青的分子量相差太大，两者兼容性较差，因此改性沥青的结构属于一种镶嵌结构。在低温下由于沥青硬而橡胶相对较软，这样在受到外力作用时，胶粒的变形拉伸起到一定程度的增韧增塑作用，降低了整体材料的脆性使得低温性能得到改善。同时由于改性剂分子量大，掺入沥青后似的改性沥青平均分子量增大，弹性增强，而且改性剂的大分子在沥青中起着缠绕的作用，其结果阻碍沥青分子的流动，因而沥青高温性能增强。SBR改性沥青的热稳定性、延性以及粘附

22、性，均较原沥青有所改善，且热老化性能也有所提高。丁苯橡胶对沥青混合料低温抗裂性有明显提高，对高温稳定性有适当改善。氯丁橡胶（缩写CR）氯丁橡胶是以2-氯-1，3-丁二烯为主要原料通过共聚制的的一种弹性体。氯丁橡胶呈黄色和浅棕色，密度1.23g/cm3，具有较高的抗拉强度和相对伸长率，耐磨性好，且耐热、耐寒，硫化后不易老化，是一种常用改性剂。3.1.2 热塑性橡胶类改性沥青热塑性丁苯橡胶（即SBS）广泛用于沥青改性。SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段，即塑性段和橡胶段，形成类似合金的组织结构，按聚合物的结构可分为线形和星形。星形SBS的改性效果优于线形SBS，SBS的分子量越大，改性效果越明显

23、，但难以加工为改性沥青，各种型号的SBS中苯乙烯含量高的能显著提高改性沥青的黏度、韧度和韧性。SBS改性沥青主要特点有：（1）温度高于160后，改性沥青的黏度与原沥青基本相近，可与普通沥青一样拌合使用；（2）温度低于90后，改性沥青的黏度是原沥青的数倍，高温稳定性好，因而改性沥青混合料的抗车辙能力大大提高；（3）改性沥青的低温延度、脆点较原来沥青均有明显改善，因而改性沥青混合料的低温抗裂能力及疲劳寿命均明显提高。SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作用，也就是使沥青软化点大幅度提高的同时，又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，而且弹性恢复率特别大。所以理论上能极大地提高沥青混合料的整体

24、性能。并且，根据改性沥青混合料的试验，车辙试验的动稳定度，冻融劈裂试验等指标也得出了SBS能大幅度提高沥青混合料性能的结果。由于SBS改性沥青体现出其他改性剂无可比拟的优点，在将来较长的一段时间内国内改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。3.1.3 热塑性树脂改性沥青常采用的品种有低密度聚乙烯（LDPE）、乙烯-乙酸乙烯脂共聚物（EVA）等。 （1）LDPE改性沥青低密度聚乙烯的柔软性、伸长率和耐冲击性都较高密度聚乙烯好。聚乙烯改性沥青可提高沥青的黏度和软化点，使沥青的高温性能、与矿料粘附性、感温性、抗老化性能都得到改善，沥青混合料的强度提高，抗流动变形和车辙的能力增强，抗永久变形能力有

25、所改善，但低温延性较差。（2）EVA改性沥青EVA是应用较普遍的热塑性树脂，较之PE富有弹性和柔韧性，与沥青的相容性好。EVA改性沥青的热稳定性有所提高，但耐久性改变不大。下表大体反映了几种聚合物对沥青性能改善的程度。 表3-1 几种聚合物沥青改性效果的比较 聚合物材料高温稳定性低温柔软性温度敏感性弹性粘韧性耐久性SBS（星形）优优优优优优SBS（线型）优中中中优优EVA优中中中中中PE优差中差差中3.1.4 聚合物改性沥青的选择改性沥青的选择必须考虑地理位置、气候条件、道路等级、路面结构等多方面因素SBS类改性沥青最大的特点是高温、低温性能都好，具有良好的弹性恢复性能。炎热地区、温暖地区、寒

26、冷地区都使用。橡胶类SBR改性沥青最大特点是低温柔软性好，主要适宜在寒冷气候条件下使用。EVA改性沥青除寒冷地区不能使用外，炎热地区和一般温暖地区都可用。PE改性沥青主要适宜于炎热地区，寒冷地区不适用，一般温暖地区也不宜采用PE改性沥青。在西欧、北美地区以及日本PE的应用日益减少，基本被淘汰。通过先进的技术对沥青进行工艺优化，可以在一定程度上改善沥青的力学性能（高温稳定性、耐疲劳性、低温抗裂性等）、粘附性和耐老化性，以便符合路面性能不断提高的高等级公路的的发展需求。我国聚合物改性沥青适用地区：类SBS热塑性橡胶类聚合物改性沥青：-A型及-B型适用于寒冷地区，-C型用于较热地区，-D型用于炎热地

27、区及重交通量路段。类SBR橡胶类聚合物改性沥青：-A型用于寒冷地区，-B和-C适用于较热地区。类树脂类聚合物改性沥青：如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚乙烯（PE）改性沥青，适用于较热和炎热地区。通常要求软化点温度比最高使用温度的最大日空气温度要高20左右。3.2 橡胶粉改性沥青将废旧轮胎加工磨细而成的橡胶粉，也可用作沥青改性。将废旧轮胎磨细的胶粉应用于道路改性沥青不但可以改善沥青的高低温性能，减少路面的损坏，而且还能减少废旧轮胎所带来的环境问题。3.2.1 外掺废旧橡胶粉的改性实验方法采用湿法将沥青预热到180左右，按选定的橡胶粉剂量慢慢地倾入盛有热沥青的容器中搅拌（机械搅拌）1 h左右的时间

28、，制得不同种类的胶粉改性沥青。l J机械搅拌采用高速剪切乳化机来进行。通过反复试验采用300 rmin的转速为佳。3.2.2 结论（1）在沥青改性的改性性能方面，对于两种不同的基质沥青经过不同的胶粉改性过后，其高低温性能都得到了明显的改善，抗老化能力也得到提高，同时粘附性能得到很大的提高。（2）不同目数的胶粉对改性沥青的性能具有一定的影响，基本上目数越小改性沥青性能越好，但是有一个最佳目数80目，当再细的胶粉其改性结果增加就不是很多了。（3）胶粉的掺量对胶粉改性沥青的性能有相当的影响，基本上掺量越大改性沥青性能越好，但是有一个最佳掺量的概念，当胶粉掺量再多时其改性性能增加就不是很多了。通过本课

29、题提出这个最佳掺量为20。（4）废旧胶粉的改性沥青的使用的原材料为废轮胎，有利于环保也可以拉动相关产业的发展。（5）即使在很低温度下，路面仍具有一定的弹性，因此，车辆行驶时通过车轮即可破坏掉路面上结的冰层，从而起到抑制路面结冰的作用。（6）增大轮胎与路面之间的滑动阻力。（7）降低车辆的行驶噪声。 （8）提高路面的耐磨性我国每年的废旧橡胶制品如轮胎、胶鞋等可回收月20*105t之多，这一资源的利用是及其有意义的。3.3 天然材料改性沥青3.3.1 湖沥青地下的沥青溢到地面形成湖盘形状，形成湖沥青。主要有南美的千里达岛的沥青和委内瑞拉的特立尼达湖沥青。（1）技术性质湖沥青是一种天然形成的物质，它本

30、身是沥青而不是合成添加剂，其物理和化学特性与常规沥青完全一样，因此它作为一种沥青改性剂掺加到石油沥青中，两者有良好的混融性，混合后的沥青在使用性能方面得到了改善。（2）主要用途作为人工炼制沥青的改性剂少量掺加使用，形成改性沥青，具有出色的路用性能，主要可以改善沥青及沥青混合料的温度敏感性，提高高温稳定性和抗车辙能力，增加低温粘韧性及抗裂性，增强抗疲劳和减少网裂，提高耐老化性能等。3.3.2 岩沥青原油流入岩石缝后，经漫长岁月形成的沥青。沥青岩几乎接近于纯沥青，主要有硬沥青，脆沥青和辉沥青。（1）技术性质天然沥青岩是石油基的固体，具有与沥青相近的化学结构，与沥青的相容性好，与路面沥青极易相容共存

31、。混合以后，形成天然沥青岩与沥青的紧密分子，这种分子既有天然沥青岩的硬度和耐磨性，同时也保留了沥青的韧性，沥青岩具有良好的高温抗变形能力和抗温度敏感性能。另外沥青岩常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能。（2）主要用途沥青岩不直接作为沥青使用，而是作为人工炼制沥青的改性剂少量掺加使用，形成改性沥青，使之优良的技术性能达到最大的发挥。第4章 以改变施工性能为目的改性沥青4.1 温拌沥青温拌沥青技术，是指用于沥青路面铺筑的沥青混合料，通过加入某种添加剂（即温拌剂），实现混合料拌合、施工温度降低2030，而其品质（使用性能）不下降。4.1.1 温拌方法（1）温拌泡沫沥青法。在

32、拌和的不同阶段将软质沥青和硬质泡沫沥青加入到混合料中。第1阶段将温度为100120的软质沥青加入到集料中进行拌和，以达到良好裹覆，第2阶段将极硬的沥青泡沫化后加入到预拌的混合料中再进行拌和以降低沥青混合料操作温度。（2）沥青矿物法。采用的矿物是一种合成沸石，吸水性强，在沥青混合料拌和过程中将这种粉末状材料（大约0.3%）加入其中，使沥青产生连续的发泡反应，从而降低沥青的粘度。泡沫起到润滑的作用，使混合料在较低温度（120130）下具有可拌和性。（3）有机添加剂法。将低熔点的有机添加剂添加到混合料中，从化学角度来改变粘温曲线。（4）表面活性剂法。采用了化学外加剂和沥青分散技术。它的化学外加剂包含

33、了乳化剂、提高裹覆能力及混合料和易性、提高粘附力等多种作用的改性剂。含有这些外加剂的溶液在沥青混合料拌合时以外掺的方式加入。这种方法比较成熟，在国内应用广泛，美德维实伟克公司以及我院自主研发的温拌改性剂都是依据此原理。4.1.2 温拌沥青混合料的优势因温拌沥青混合料在生产、拌和、压实等施工过程中比传统的热沥青混合料温度低得多，比较而言具有以下特点：（1）环保。温拌沥青混合料较传统沥青混合料的拌合温度降低30-50，其在拌合过程中和摊铺过程中的有害气体排放会大大减少。（2）节能。根据有关资料，沥青混合料拌和温度从160170降至120，可降低能源消耗30%左右。（3）减轻沥青老化程度。沥青从热拌

34、时160拌和、储运下降到温拌时120 拌和、储运(温度甚至更低)，沥青老化的程度可大大降低。（4）性能优良。根据目前初步的试验结果，乳化沥青温拌混合料的路用性能可完全达到热拌沥青混合料的性能，对于部分指标，温拌沥青混合料的性能甚至更优。（5）完全利用目前热拌沥青混合料的拌和设备和摊铺设备，不需要进行改造。（6）由于降低了摊铺温度，可延长施工季节。（7）较低的拌和及摊铺温度，会大量减少烟熏及其他有害的散发物质，这将极大地减轻混合料生产过程中可能对人造成的潜在伤害，维护施工建设人员的身体健康。（8）由于WMA和压实时温度较低，在碾压完成后能较快地开放交通。4.2 冷补沥青混合料与普通热拌料及其他冷

35、补材料相比，“冷补料”是一种高科技道路修补材料，生产所需的关键原料为原装进口产品，优良的粘结性能和松散施工性能是其不同于普通修补材料的显著特点之一，可以全天候使用，适用于在任何天气和环境下修补各种不同类型的道路面层，如沥青混凝土道路、水泥混凝土道路、停车场、机场跑道、桥梁伸缩缝等。实践证明，冷补材料不仅适用于各种道路坑穴的修补，而且对道路的中修、小修同样具有良好的修补效果，其成本、质量和使用都优于一般冷补材料或传统的热拌沥青、乳化沥青混合料，并以其操作简便、存放长久、修补质量好、用途广泛、利于环保等特点，已经在国内各大中城市的市政道路、高速公路上得到推广应用。为更好地发挥冷补材料的综合性能，达

36、到最佳的使用效果，生产时可根据季节和气温具体情况配制相应配方的冷补沥青。4.2.1 材料简述“冷补”材料由“道路沥青、柴油、冷补添加剂”混合配制而成的“冷补沥青”和“集料”组成，生产时应预先配制“冷补沥青”，然后可利用传统热拌或专用冷拌沥青搅拌设备按与传统热拌工艺相似的方法与集料混合制成，“冷补沥青”常用配方有冬季、夏季两种，并可根据要求配置特殊配方。4.2.2 生产原料（1）“冷补添加剂”：密度（5，g/cm3）0.950.05 不需加工，直接使用。配置冷补液的关键原料，由多种聚合物组成，常温下呈液态油状，改善冷补液与骨料之间的粘附性能，促进强度形成（2）道路沥青：沥青应采用符合JTJ 03

37、2-94规范“重交通道路石油沥青技术要求”规定的“50-110#”沥青，含蜡量不大于3%，建议根据当地气候条件合理选用相应牌号的沥青。（3）柴油：应根据冷补料使用季节温度要求，选择相应标号的柴油。（4）砂石材料粗集料：宜采用石灰岩、白云岩、玄武岩等试料压制而成，应清洁干燥，颗粒成立方体，表面粗糙且富有棱角。细集料：可采用机制砂或天然砂，应干燥、清洁、石质坚硬，且不含杂质或黏土等有害物质。填料：采用碱性岩石等磨细的石粉，矿粉的类型和用量对混合料的压实性、疏松性及强度特性有很大影响，矿粉可以使沥青形成沥青薄膜，又可以对粗集料形成的孔隙率起填充作用，以提高混合料的密实性。4.2.3 冷补材料基本性能

38、储存稳定性：成品料袋装密封储存，性能保持长期稳定施工和易性：低温条件下仍有良好的施工性能水稳定性：可在雨雪天气施工，具有良好的抗水损害能力成型强度：经初步压实，即具有抵抗挤压和车辙的能力4.2.4 产品特点 冷态修补坑穴、公共设施开挖及其它维修，只需对原有坑穴处进行简单清理，不需覆以沥青乳剂。涂层，使用方便，随用随取，无需重型施工机械，几分钟内即可完成修补，并立即恢复道路交通。包含独特的共聚物、湿润成分、精选沥青和集料，与沥青混凝土、水泥混凝土、金属表面、木面等不同基质的材料均有良好的粘结力，路面有积水亦可保持粘结性能。任何天气条件下均可使用，不受结冰、解冻、雨雪天气和坑穴大小及数量的影响与限

39、制，在-26低温（-15）至49（120）和潮湿的环境下亦能始终保持良好的柔韧和粘结性能及抗水损性能。与热拌沥青混合料的修补效果相同，加铺热沥青于其上，不会有渗出现象，可以适用于传统的沥青养护设备，比热拌或传统冷拌法修补更加经济。室外露天无覆盖的条件下堆放存储半年以上仍能保持粘性、松散、易于使用的性能，包装袋内密封则可保存两年。对环境无害，不会污染大气和地下水，与传统沥青一起或在堆积状态下可完全再生利用，可采用全球各地的集料、沥青和溶剂，可利用热拌沥青设备或专门的冷拌搅拌机生产。结论随着改性沥青在国内外的广泛应用，改性沥青以它优异的性质收到了良好的社会与经济效益。本文针对改性沥青的三个方面进行

40、叙述：（1）改性沥青的广义定义和改性沥青的种类，详细叙述了几类常用改性沥青，（2）改善路用服务性能的改性沥青，主要有聚合物改性沥青，其中SBS改善沥青的高低温稳定性，橡胶类改性沥青改善低温稳定性、延性及粘附性，热塑性树脂类改善沥青的高温稳定性，橡胶粉沥青，湖沥青及岩沥青都能改善路用性能。（3）改善施工性能的改性沥青，沥青拌和的温度往往很高，且施工还受到环境的影响，雨天等就要停工，而温拌沥青和冷补沥青混合料就解决了这个问题。温拌沥青混合料较传统沥青混合料的拌合温度降低30-50，并在拌合过程中和摊铺过程中的有害气体会大大减少，可降低能源消耗30%左右。冷补沥青混合料在低温条件下仍有很好的施工性能

41、，可在雨雪天气施工，对环境无害。参考文献1 沈金安改性沥青与SMA路面M北京：人民交通出版社19992 杨德斌公路工程材料手册中国建筑工业出版社3 杨锡武，刘克对研究废旧塑料改性沥青的思考西藏大学学报（自然科学版），2010，25（1）：68-754 任永刚不同添加剂对沥青与沥青混合料高温及低温性能的影响东南大学硕士学位论文， 20075 肖鹏，马爱群废旧橡胶粉用于道路改性沥青的研究交通环保，2005，26（3）：56-586 闫磊天然沥青研究现状及发展前景路桥建设河南科技，2009，（10）：78-797 黄文元，秦永春沥青温拌技术在国内外应用的现状上海公路，2008，（3）：1-48 黄颂

42、昌高性能冷补沥青混合料交通部公路科学研究院9 陈永亮改性沥青的特性与应用交通世界，2010，（17）：252-253 致 谢经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了改性沥青在公路施工中的应用的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。 本论文从资料收集至动笔撰写过程中，自始至终都贯穿着我的指导教师*老师的悉心指导。从论文的选题、成文修改到最后定稿，张老师一直在给予我精心指导，并提出许多宝贵的建议，在此表示衷心的感谢。同时感谢大学期间教授我知识的各位老师，我的成长离不开你们的栽培，此外感谢大学四年共同生活、学习的同学们，与你们的深厚友谊，是我人生的一大财富。 与此同时谨向我的父母致以我深深的谢意，没有他们无私的关怀和支持，我也不可能顺利完成学业。最后向本论文的评阅人和参加答辩工作的各位老师致以诚挚的谢意。由于本人水平有限，论文中难免有许多缺点、不足乃至错误，敬请各位评委老师及同学批评指正，谢谢。 -19-