概述

对沥青进行改性是一门较新的技术,最早是由奥地利理查得·费尔辛格集团开发出来的,并在最近15 年内逐步得到完善与发展,已在欧、美许多国家得到广泛应用。近年来也为沙特、新加坡和马来西亚等一些亚洲国家所应用。改性沥青在我国最早是1992 年用于首都机场高速公路,后来在广佛高速公路、上海虹桥机场和广西柳州机场跑道陆续使用。其后河北、吉林、江苏、辽宁、山东、山西、湖北、上海和广东等省市也先后修建了试验路，有些已在高速公路工程上得到了应用。但是，在使用过程中，发现很多项目忽视了气候的差异，过多地参考国外的经验，出现了泛油等问题．个别试验段甚至是失败的。因此，鉴于我国改性沥青路面发展还有很大的潜力，必须对其进行更深入的研究。

根据《公路改性沥青路面施工技术规范》,所谓改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、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) 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到改善而制成的沥青结合料。为什么要对沥青进行改性呢?主要有两个方面的原因:从沥青的性能来讲,它是一种对温度很敏感的材料,随着温度的变化其状态和性能都将发生变化。温度升高时沥青会变软、变稀,粘结力下降,温度下降时会变稠、变硬、变脆,丧失粘结力。这种性能对沥青的使用是很不利的,在夏季或气候炎热的地区,在重载的作用下沥青路面易形成车辙;在冬季或寒冷的地区,沥青路面易出现裂缝。这些问题的出现,不仅使路面的使用状态变坏,而且要大大缩短路面的使用寿命。从客观需要看,现代公路交通,特别是高速公路对沥青路面的要求越来越高,现代交通的特点是交通量大、载重量大、行车速度大,所以要求路面承载能力大、耐久性好并具有良好的表面状况。我国的石油大多属于石蜡基,用其提炼加工出来的沥青一般性能较差、标号较低,难以满足上述要求。改性沥青的目的就是要改善沥青的感温性,提高软化点,降低脆点,扩大改性沥青混凝土路面高温不软、低温不裂的温度范围,并具有较高的强度,从而大大延长使用寿命，获得良好的经济效益和社会效益。

改性剂的分类

改性剂是在沥青中或沥青混合料中加入天然或人工的有机物或无机物，可熔融、分散在沥青中，以改善或提高沥青的路面性能的材料。目前改性沥青一般为聚合物改性沥青，用于改性的聚合物种类也很多。按改性剂的不同，一般将其分为三类。

热塑性橡胶类：如苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯—异二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯—聚乙烯（SE）等嵌段共聚物。

橡胶改性类：如天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、丁二烯橡胶（BR）、乙丙橡胶（EPDM）等。

树脂类：热塑性树脂有聚乙烯（PE）、乙烯—醋酸—乙烯共聚物（EVA）、聚氯乙烯（PVC）；热固性树脂有环氧树脂（EP）。

国内使用较多的主要有SBR、PE、EVA ,其中SBS 也因为其好的双向改性性能(即同时改变基质沥青的高温与低温性能) 近年来得到更加广泛的使用。影响改性沥青在国内使用的因素，主要表现在沥青改性后的路用性能、生产施工的难易程度与改性成本上。我国现有的几种改性沥青的质量水平基本上与国际上用同类型改性剂的改性沥青大体相当,因此加工方式的难易程度成了国内改性沥青与同类国际产品竞争的主要原因。目前,国内外生产改性沥青时,除了极少一部分(如SBR 胶乳、磨细的橡胶粉) 所以采用直接拌和的方式外,大部分改性剂由于与路用沥青的相容性并不太好,必须采取高速剪切、胶体磨、混炼等特殊加工方式,才能使改性剂均匀分散于沥青混合料中。

改性沥青的发展前景

虽然这一技术还有待于进一步完善和规范化,但从其在不太长的时间里为各国所接受,被用在很多公路和机场跑道工程中,可见其确实起了应有的作用,具有广阔的发展前景, 主要表现为以下几个方面:

a) SBR 橡胶改性产品广泛应用于工程实际,如重庆交通科研所研制的湿法SBR。

b) SBS 等热塑性弹性体改性技术及PE等树脂类复合改性技术得到较多应用,如国创一号、二号。

c) 应用于京津塘高速公路的土工格栅、土工布等改善沥青路面结构力学性能的物理改性技术开始推广。

d)SMA 路面

SMA路面于20世纪60年代发源于德国，现已发展成欧洲重交通道路、机场和港区道路流行的沥青路面，随后又应用至美国，并在世界范围内推广。SMA 由粗集料构成的坚固的骨架结构有优良的抵抗永久变形的能力，而填充粗集料结构空隙的沥青赋予其高度的耐久性。其粗糙的表面构造则使路面具有优良的抗滑性能和较低的交通噪声。德国于1984年制定了SMA 国家标准，迄今铺筑面积超过l亿平米 ；一些欧洲国家也陆续建立了SMA 标准，瑞典、西班牙SMA 铺筑面积超过5000 万平米，荷兰、法国、丹麦、挪威和波兰铺筑面积也超过l000 万平米 。1992年，我国在首都机场高速公路首次采用SMA。至今首都机场高速公路除了出现一些横向温度裂缝外，使用情况良好。1996年在首都机场东跑道和八达岭高速公路、1997年在北京长安街，也修建了SMA路面。另外，河北、辽宁、山西、江苏等省也先后修建了SMA路面。

e)OGFC路面

OGFC路面又称为大孔隙透水性沥青路面，它主要具有以下特点：OGFC路面即指多孔性排水沥青面层，它具有较大的空隙率，能迅速让路表降水渗入结构层内，从结构层内部排至道路边缘，使沥青路表保持相对干燥。使用OGFC路面不仅能有效地降低因表面积水引起的水雾、水溅及暗日眩光，而且可提供足够的表面粗糙度，提高抗滑性能并能降低道路沿线噪音。美国早在1950年就开始研究OGFC，并在许多州得到了推广应用，例如亚利桑那州95％州际公路铺筑了OGFC，加上非州际公路的铺筑，总铺筑面积占道路铺筑面积的26﹪。在欧洲，德国于1960年首次建设此种路面，荷兰、法国、瑞士、意大利等国也先后进行了OGFC路面的铺筑与研究。在亚洲，日本、马来西亚、新加坡等国进行了OGFC路面的铺筑与评价工作，其中日本于1996年底累计铺筑达800万平米。我国1997年在杭州一金华公路铺筑了l 000米的OGFC路面，效果良好；1999年在上海的西藏路至和田路、延安中路铺筑了试验路，其性能良好，达到了预期效果。

f)SUPER路面。

到1998年，美国利用Superpave方法的工程项目已达l339个，代表了全美1／3的热拌沥青混合料工程项目。我国上海浦东南干线和杨高南路立交南段进行了Super路面的铺筑与研究，取得了令人满意的效果。乌鲁木齐于2001年修建了Super改性沥青路面(用于城市快速路)；西安也进行了Super改性沥青路面的铺筑试验，其路用效果还有待于进一步验证。

g) 提高路面质量的需要

我国沥青路面使用质量常不能满足8～15年设计使用年限的要求。以往沥青路面病害以开裂、松散、坑槽类水损病害为主。随着交通量增多和汽车轴载增加，沥青面层高温流动产生的推拥、车辙病害也日趋严重。分析产生病害的原因，除水损害是与忽视了对沥青面层密水的基本要求有关外，车辙则与沥青性能不能满足日益增长的汽车荷载作用直接有关。要想根本解决沥青面层高低温稳定性和局部损坏问题，根本出路之一在于使用优质的改性沥青。

h)发展高性能沥青面层的需要。

近年来，国外为满足降低行车噪音、防止路面溅水和水雾类安全事故，以及为涵养雨水的环保需要，一种空隙率为20～30% 的“排水性”表面层被称为“高性能面层”得到迅速的发展。有的国家已将之作为高速公路和重要道路的标准结构纳入了技术规范，其作为新建和养护改建时的标准面层结构迅速得到推广应用。但是这种高性能沥青面层的应用需具备两个前提：

⑴下面层必须密水，以保证表面层渗下的雨水能从下面层表面排到两侧盲沟导出路基。

⑵必须使用60℃粘度＞20，000Pa·s的高粘度改性沥青，而一般未改性的直馏沥青60℃粘度仅150Pa·s左右，无法满足各种高性能沥青面层的材料要求。也可以说，今后发展适应重载交通作用或满足特种需求。的沥青面层，均以应用不同的改性沥青为前提条件。

i)桥面铺装的需要。

钢桥面由于变形大、温差变化大，桥面铺装需要用高柔性和具有良好的高温稳定性、低温抗裂性的沥青混合料，因此需要使用特殊的高粘度改性沥青。水泥混凝土桥面需要层间结合良好、密水、抗车辙的沥青混合料，因此需要使用高粘附性改性沥青。

环境保护的需要环境保护方面除上述排水性面层和人行道中使用的透水性面层具有降噪、蓄水等环保功能外，怎样使现有超期服役的或路面维修翻修时的老沥青面层材料具有资源回收和废料重新利用的功能，也是环保需要解决的问题。

4，结语

为改善沥青面层的层间结合条件，采用改性沥青作为粘层油使用是有效的。此外，改性沥青作为优质防水涂料、防水卷材原料，也得到了广泛应用。

如何根据废旧沥青混合料类型和沥青材料老化程度不同，掺配合适的再生用粘度改性沥青，使混合料路用性能得到恢复，是今后需长期研究解决的问题。随着高速公路建设里程的增长，高速公路养护工作量将日益增加。改性乳化沥青稀浆封层作为高速公路裂缝防渗、磨耗恢复、车辙修复的一种重要养护措施必将得到广泛应用。但这种养护方法是以合格的改性沥青材料为前提条件的，因此SBS改性乳化沥青类材料在我国公路养护中，将有广阔的应用前景。采用液化改性沥青生产的冷拌胶结料由于较非改性沥青材料有更好的粘结力、并可在常温、低温条件下作用，因而会成为道路养护中的一种优质冷拌沥青材料得到广泛的应用。

我国关于改性沥青的研究工作虽然起步很早，基本上是和国际上同步的，但是主要停留在实验室与试验路上，缺乏大型系统工程。但随着近年来改性沥青以其优良的使用性能得到社会认可，使得其将会在将来的应用具有更广阔的前景。