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道路改性沥青技术研究
2019年04月29日    阅读量:1244    新闻来源: 显元科技  |  投稿

对于道路工程,如大桥桥面沥青混凝土面层和排水或吸音多孔隙沥青混凝土磨耗层,传统沥青的性能可能不适用,需要有改善性能的结合料以维持路面维修的合适间隔时间,聚合物改性沥青是用得最普遍的改性结合料。本文对常用道路改性沥青技术进行探讨。


随着日益增长的交通量,车辆大型化及重载超载车的比例的不断增加,交通对路面的要求越来越高沥青网sinoasphalt.com。许多高速公路沥青路面建成不久就不能适应交通的需要,早期破坏的情况时有发生。国外研究报告认为:近十年来由于道路上交通性质变化以及高温和低温作用,道路上最普通产生的路面损坏现象是永久变形(辙槽)、疲劳裂纹、剥落、松散和反射裂纹。对于某些道路工程,如大桥桥面沥青混凝土面层和排水或吸音多孔隙沥青混凝土磨耗层,传统沥青的性能可能不适用,需要有改善性能的结合料以维持路面维修的合适间隔时间,聚合物改性沥青是用得最普遍的改性结合料。本文对常用道路改性沥青技术进行探讨。


一、改性沥青的主要目的


  改性沥青的主要目的是改善沥青混凝土的使用性能,使其满足设计使用期间交通条件的要求,如减少高温时的永久形变,或增加低温时抗疲劳能力。此外,还可以改善结合料与矿料的粘着力和结合料的抗氧化能力。
  改性沥青可以在普通沥青中添加橡胶、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能得以改善。 



二、改性沥青的分类


  二、改性沥青的分类
  改性沥青的优良性能来源于它所添加的改性剂,改性剂在温度和动能的作用下不仅可以互相合并,而且还可以与沥青发生反应,从而极大地改善了沥青的力学性质。从改性沥青定义来看,广义的改性沥青应该包括以下几种:
  1.掺加改性剂的改性沥青。 
  2.物理改性沥青,如普通沥青中加入木质纤维素、沥青路面施工中使用玻纤格栅等。 
  3.调和沥青,掺加天然沥青(湖沥青、岩沥青等)。 
  4.采用特别生产工艺的改性沥青,如半氧化沥青、泡沫沥青等。 
  从狭义上来看,我们现在所讲的改性沥青一般是指掺加聚合物类改性剂的改性沥青,国际上简称为PMA、PMB或PmB。通常将其分为热塑性橡胶类改性沥青、橡胶类改性沥青及树脂类改性沥青三大类。 


三、常用的道路改性沥青


  1.热塑橡胶类改性沥青。它们的代表产品是SBS,这也是世界各国使用最多的道路改性沥青,国内代表工程是首都机场高速公路及八达岭高速公路。这种改性沥青的最大特点是它的高弹性,高温不软化,低温不发脆。SBS的合理剂量在3%―6%之间,在3%―5%之间,沥青软化点大幅度上升,在4%―6%之间抗车辙能力有较大提高。 
  2.橡胶类改性沥青。使用最多的是丁苯橡胶(SBR)和氯丁橡胶(CR)改性沥青。它不仅是世界上最早出现并广泛应用的改性沥青品种,也是我国较早得到研究和推广的品种。 
  3.热塑性树脂类改性沥青。代表产品是PE及EVA改性沥青,热塑性树脂类改性剂的最大特点是使沥青结合料在常温下粘度增大,从而使高温稳定性增加,但不能使沥青混合料的弹性增加,而且加热后容易离析。EVA目前在国外仅大量应用于寒冷气候条件下的施工。 


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  4.掺加天然沥青改性。天然沥青是石油经过历史上长期的、长达亿万年的沉积、变化、在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质,其性质特别稳定。根据生成矿床的不同,可分为湖沥青、岩石沥青、海底沥青等。世界上最著名的天然沥青是特立尼达湖沥青,简称为TLA。 
  5.其他改性沥青。包括多价金属皂化合物、碳黑及玻纤格栅等。国内代表工程是江苏宁通高速公路2001年维修改善工程。 


四、改性沥青的生产


  在道路工程中,使用改性沥青有两种方式,一种是把改性剂直接投入到沥青混合料拌和设备的搅拌锅中,与矿料、沥青拌制成混合料,称为直接投入法。使用的改性剂有SBR胶乳,固体胶粉、SBS粉等。另一种方法是预先把改性剂掺配到沥青中,同沥青形成共混体,使用时与一般沥青无异,称作预混法,这种方法可使用各种聚合物改性剂制成改性沥青成品。 
 

      预混法中又可分为机械搅拌法、溶剂法和胶体磨法。其中机械搅拌法设备简单,生产周期长,分散细化的能力相对较差,对EVA、APAO等同基质沥青相容性好的聚合物改性剂可以采用该法。对SBS、PE等相容性较差的改性剂则不宜采用。溶剂法是把改性剂溶解在溶液中,溶液与液态热沥青混合,再在负压下回收溶剂。该法生产设备及生产工艺复杂,成本较高,而且改性沥青中有少量溶剂残留。胶体磨法是将改性剂和沥青从胶体磨的转子和定子组成的缝隙中通过,在高速剪切力的作用下,将改性剂粉碎细化,同时均匀地分散在基质沥青中,成为高质量的改性沥青。胶体磨法是目前国际上较先进的也是最常用的改性沥青生产方法。 




  改性沥青可以在料场内用专用设备制作,然后运输到现场使用。所加工的改性沥青可以供一定范围内的沥青混合料搅拌站使用;也可以将改性沥青设备安装到施工现场,边制作改性沥青边使用,此法可防止改性沥青的离析,从而更好地保证其改性质量。


五、改性沥青的选用原则

  五、改性沥青的选用原则
  实际工程上选择改性剂的品种和剂量是个技术性很高的工作,很难说哪个品种的改性剂一定好或不好。只能是根据所在地区的气候条件、交通状况、改性沥青设备条件、沥青路面的破坏形式、改性目的综合考虑,最好是对不同改

性剂的效果作一比较,再通过技术经济分析来确定。
  1.根据不同的气候条件选择。不同地区气候条件也有很大不同,《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036-98)规定不同改性沥青等级的技术要求是根据不同的气候区进行选择的依据。对南方夏季炎热地区,高温稳定性要求较高,SBS、PE、EVA等的改性效果较好;而对低温寒冷地区,抗裂性能的要求较高,SBS、SBR的改性效果较好。 




  2.根据不同的荷载条件选择。不同道路承受的汽车荷载不同,对一般城市道路等主要供轻型车行驶的道路,产生车辙的可能性较小,主要考虑行车舒适和气候因素,对抗裂性能的要求是重点,可选择SBS、SBR等;而对于以载重汽车为对象的高速公路、一级公路,尤其是重车比例大、超载车多的干道,主要目的是抵抗车辙,拥包等永久变形,则可考虑采用SBS、PE、EVA等改性剂。 
  3.根据现有加工能力选择。改性沥青的加工非常重要,根据改性剂的种类,可以采用直接加入法,即将改性剂直接投入拌和机与混合料一起拌和,如SBR胶乳;也可以采用预混法,即事先将改性剂混入沥青中,分散均匀,然后再喷入混合料中拌和。使用时,可根据实际情况选择适宜的加工方式和改性剂。 
  4.经过技术经济分析确定改性方案。改性沥青的成本由以下几部分组成:(1)改性剂的成本:包括改性剂的单价、用量。有的改性剂尽管价格较低,但剂量较高,应该特别注意。(2)加工费:包括改性沥青设备费、沥青加热等费用以及人工等。(3)采用改性沥青后因增加沥青用量而增加的费用。与普通的非改性沥青相比,改性沥青混合料沥青用量大体要增加0.3%~0.5%。对任何一个工程,都必须从技术性能和经济成本两方面综合分析,选择成本低、性能好、效果好的改性剂。 


六、结论


  六、结论
  改性沥青是一种发展前景看好的高技术产品。在特定情况下,为使沥青混凝土达到某一更高的使用性能,以满足客观要求,需要采用改性沥青。



标签:技术中心改性沥青
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