论文橡胶复合改性沥青性能研究

改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。 改性沥青的特点 1、耐高温，抗低温，适应性强； 2、韧性好，抗疲劳，增大路面承载能力； 3、抗水、油和紫外线辐射，延缓老化； 4、性能稳定，使用寿命长，降低养护费用。 下面的是详细的： 改性沥青的优良性能来源于它所添加的改性剂，这种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，犹如在混凝土中加了钢筋。为了阻止一般改性沥青可能发生的离析现象，沥青的改性过程是在一种特殊的移动设备中完成的，将液态的包含沥青和改性剂的混合料通过布满沟槽的胶体磨，在高速旋转的胶体磨的作用下，改性剂的分子被裂解，形成了新的结构然后被激射到磨壁上再反弹回来，均匀地混合到沥青当中，如此循环往复，不仅使沥青与改性得了均化处理，而且使改性剂的分子链相互牵拉，网状分布，提高了混合料的强度，增强了抗疲劳能力。当车轮压过改性沥青时，沥青层面发生相应的轻微变形，当车轮过后，由于改性沥青对骨料的粘结力强，弹性恢复好，使受挤压的部分迅速恢复平展的原状。 在沥青中加入某种称之为改性剂（Modifier）的材料，使沥青的某些特性从根本上得到改善，扩大了沥青的使用范围。这种加入改性剂的沥青，我们称为为改性沥青（Modified asphalt）。 改性沥青的种类及其特性，在国内使用情况： 在国内使用过的改性沥青有： （一）丁苯橡胶（SBR）；粉碎后按2%加入沥青，制成改性沥青母体，然后使用时再加入一定比例与普通沥青混合。还有将SBR加入溶剂成为Sspan>胶乳，直接掺入沥青，但这种方法施工工艺料为繁琐，效果也不甚明显，未能大面积推广使用。 （二）聚乙稀（PE）；奥地利使用了一种称之为Novophalt的改性沥青，使用已有15年的历史，其后在意大利、捷克、美国也相应推广使用。在沥青加入聚乙稀(PE)或再掺苯乙烯共聚物（热塑料性体(SBS），在表面层中还使用了石棉纤维，称之为沥青玛蹄脂碎石混合料 路面(SMA)。我国首次使用改性沥青是1994年首都机场高速公路，使用了奥地利技术NOVOPHALT。其关键技术在于利用间隙可不断调整的大型胶体磨使改性剂反复多次通过磨体而达 到非常均匀与沥青共混，用400倍显微镜面观察切片晶体结构是否混合均匀。PE对改善高温稳定性较好，而SBS对改善低温稳定性较好，96年首都机场东跑道罩面掺入4%PE+2%SBS，另外还掺入0.4%石棉纤维，使用改性剂以后，针入度比原来沥青减少了一个等级，软化点大 为升高，粘度增加了7倍，说明沥青的高温稳定性有显著提高。 96年夏季在北京至八达岭高速公路中再次使用了改性沥青仍然是奥地利技术Nobohalt，在沥青砼上面层中加入4%PE+2%SBS,中面层中加入5%PE，经胶体磨六次循环研磨，方可达到混 匀效果，每一周期约需半小时，产时为4吨。加入改性剂以后的沥青软化点可达60-70℃，马氏稳定度均在10KN以上，而稳定度的改变特别显著，号称“80度不软，30度不脆”（后者指零下温度）。其成本由于租用奥地利设备再加上原材料及能源消耗，每吨沥青混合料 约需增加100元左右。 改性沥青的施工工艺条件也有所改变，不能完全按现有施工技术规范进行控制。例如其“固化”温度明显高于变通沥青，辗压温度宜控制130-140，因此压路机必须紧随摊铺机之后不得拖延。 北京市公路局已自行研制成功大型胶体磨，研磨后的晶体直径可达15（微米）以下，其性能已超过奥地利设备，故生产成本可以大幅度降低。 （三）北美沥青UN-A：是美国犹他州东部UINTAH盆地所产的一种天然树脂，呈块状，经加工研磨成粉末，成为商品。根据北京公路局所作试验，加入5%-10%的UN-A。沥青的针入度延度脆点以及粘附性、马歇尔稳定度均有明显的改善。 UN-A是粉末状，可直接加入沥青。所以它的添加使用非常方便。目前尚未使用于工程。有 待进一步论证。 沥青玛蹄脂碎石混合料是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂，填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼挤型密实结构混合料。SMA改性沥青及SMA路面是一种新型的路面结构，改性沥青及SMA混合料冷却后非常坚硬，强度高。本文结合上海城市外环线(浦东段)环南一大道工程的施工，谈谈如何对改性沥青及SMA路面的施工进行控制。 一、工程综述 本工程北起张扬路立交东至环东一大道，路幅红线宽度100米，为城市Ⅰ级主干道，双向8车道，总长2387米。车行道结构形式为沥青柔性路面，结构层组成为路基+15厘米砂砾垫层+40厘米二灰碎石基层+15厘米三层式沥青混凝土面层。面层组合如下：表面层为改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-16）4厘米；中面层为中粒式改性沥青砼（LH-25）6厘米；底面层为粗粒式改性沥青砼（CLH-35）6厘米；下封层1厘米。 二、改性沥青施工质量控制的难点 1.改性沥青混合料粘度较高，各工序的施工温度均比普通沥青混合料的施工温度要求高，贮存、运输期间的降温不应超过10℃，生产厂至施工现场的距离较长，上海交通繁忙，气候变化大，混合料贮藏温度控制难。 2.沥青路面施工质量与摊铺机械的性能密切相关，沥青摊铺机械型号多种，性能不一。如何选择性能良好的施工机械，是工程质量控制的重点。 3.沥青摊铺时，必须均匀、连续，工人素质必须高，要能正确判断摊铺界面。 三、SMA沥青的拌合及施工 1.沥青混合料拌合。由于SMA与普通密级配沥青砼最大不同之处是SMA为间断级配，粗集料粒径单一、量多、细集料很少，矿粉用量多。细集料包括石屑和砂一共只需15%左右，给混合料的供料拌和带来不少困难。为此，料斗、料仓要重新安排，增加粒径为5～10毫米的骨料仓，以保证冷料数量，而细集料用量很少，冷料仓门开启很少，供料过程中要保持细集料干燥，以保证细集料顺利供料。主皮带把粗配料送入滚洞，通过燃烧器对骨料加热，有热电偶检测料温，自动调节燃烧器的风油比，使骨料温度达到190℃～200℃。热料经提升机进入振动筛，把热料按目标配合比的规格要求分筛到不同的热料仓（筛网尺寸可根据要求更换），有计算机控制各热料仓拉门，按输入的生产配合比自动配料、计量，由于SMA粗料粒径单一，细料很少，热料可能会发生粗集料仓经常不足（亏料），而细集料仓经常溢仓的不正常情况，控制室的操作人员不可调整放料的数量，使SMA的配合比不准。然后将木质素纤维加入到搅拌锅与骨料共同进行干拌，再添加经计算机控配比控制计量的石粉及沥青，拌和后，完成成品料的生产。SMA的干拌时间为4秒～5秒，湿拌30秒～45秒。 各种材料加热温度控制：沥青加热温度160℃～165℃，现场制作温度165℃～170℃，加工最高温度175℃，集料加热温度190℃～200℃，混合料出场温度175℃～185℃，混合料最高温度（废弃温度）195℃，摊铺温度不低于160℃，初始开始温度不低于150℃，复压最低温度不低于130℃，碾压终了温度不低于130℃，开放交通温度不高于60℃。 2.运输。由于SMA沥青混合料的沥青玛蹄脂的粘性较大，运输车的车厢底部要涂较多的油水混合物，而且为了防止运输车表面混合料结成硬壳，运输车运输过程中必须加盖油布，同时车量要适当增加。 3.摊铺。沥青必须缓慢、均匀连续不间断地摊铺。摊铺过程中，不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度应根据拌和机产量，施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定。摊铺速度为3.5米/分钟。 4.碾压。碾压过程是面层施工中的重要环节，碾压SMA的八字方针为“紧跟、碾压、高频、低幅”，并合理地选择压路机组合方式及碾压步骤。 5.接缝。 （1）纵缝：根据本工程特点，我单位在沥青混合料摊铺过程中采用一台德国产ABG423摊铺机并排摊铺，采用此方式可以一次整幅摊铺，纵缝热接提高了路面的平整度，美化了路面的视觉效果。 （2）横缝：SMA路面的接缝处理要比普通混合料困难一些，因此，摊铺时在边部设置挡板，也可以在沥青SMA层每天施工完工后，在其尚未冷却之前，即切割好，并利用水将接缝冲洗干净。第二天涂刷粘层油，即进行摊铺新混合料。 6.SMA沥青混合料施工中容易产生的问题： （1）过碾压：由于SMA路面的集料嵌挤作用，压实程度不大，压实度较易达到，但是随着碾压遍数的增加，集料不断地往下走，玛蹄脂一点点地向上浮，造成构造深度减小。在碾压过程中，特别注意表面构造保持在1～1.5毫米，以便有适宜的构造深度。 （2）出现油斑：SMA路面通车后出现油斑也是常见的一种病害，这是由于SMA的纤维拌合不均匀造成的。因此在拌合时，要严格控制纤维的投放数量和投放时间，并延长干拌时间，确保纤维拌合均匀。还要注意储藏期间纤维干燥，防止纤维受潮成团。 （3）碾压成型温度不够高是常见的毛病。SMA在130℃碾压的效果就很差了。在低温时碾压，容易出现不平整。在行车过程中出现车辙，是因为碾压不足造成的。 虽然我对沥青懂一点，但还是回答不好你的问题。呵呵。但是有个中国沥青论坛，你可以去那里问问，那里都是有专家解答问题。 参考资料：

改性沥青是采用各种措施使沥青的性能得到改善的沥青。建筑上使用的沥青必须具有一定的物理性质和粘附性，在低温条件下应有良好的弹性和塑性，在高温条件下要有足够的强度和稳定性，在加工使用条件下具有抗老化能力，与各种矿料和结构表面有较强的粘附力，对构件变形的适应性和耐疲劳性等。通常，石油加工厂制备的沥青不一定能全面满足这些要求，致使目前沥青防水屋面渗漏现象严重，使用寿命短。为此，常添加高分子的聚合物对沥青进行改性。按掺加的高分子材料的不同，改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶树脂共混改性沥青三类。 (1)橡胶改性沥青橡胶是沥青的重要的改性材料，它和沥青有较好的混溶性，并能使沥青具有橡胶的很多优点，如高温变形性小，常温弹性较好，低温柔性较好。常用的品种有：1）氯丁橡胶改性沥青。石油沥青中掺入氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。2）丁基橡胶改性沥青。丁基橡胶沥青具有优异的耐分解性，并有较好的低温抗裂性能和耐热性能，多用于道路路面工程、制作密封材料和涂料。3）再生橡胶改性沥青。再生橡胶掺入沥青之中以后，同样可大大提高沥青的气密性、低温柔性、耐光、热、臭氧性、耐气候性。再生橡胶沥青可以制成卷材、片材、密封材料、胶粘剂和涂料等。4）热塑性丁苯胶（SBS）改性沥青。SBS热塑性橡胶兼有橡胶和塑料的特性，常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料。采用SBS橡胶改性沥青，其耐高、低温性能均有较明显提高，制成的卷材弹性和耐疲劳性也大大提高，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。SBS的掺入量一般为5%～10%。主要用于制作防水卷材，也可用于制作防水涂料等。 (2)树脂改性沥青 用树脂改性石油沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。常用的树脂有：APP（无规聚丙烯）、聚乙烯、聚丙烯等。(3)橡胶和树脂改性沥青 同时加入橡胶和树脂，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性。由于树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故能取得满意的综合效果。橡胶、树脂和石油沥青在加热熔融状态下，沥青与高分子聚合物之间发生相互侵入的扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙内，同时聚合物分子的某些链节扩散进入沥青分子中，从而形成凝聚网状混合结构，由此而获得较优良的性能。主要用于制作片材、卷材、密封材料、防水涂料。