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道路改性瀝青技術研究
2019年06月26日    閱讀量:8884    新聞來源: 顯元科技  |  投稿

對于道路工程,如大橋橋面瀝青混凝土面層和排水或吸音多孔隙瀝青混凝土磨耗層,傳統瀝青的性能可能不適用,需要有改善性能的結合料以維持路面維修的合適間隔時間,聚合物改性瀝青是用得最普遍的改性結合料。本文對常用道路改性瀝青技術進行探討。



隨著日益增長的交通量,車輛大型化及重載超載車的比例的不斷增加,交通對路面的要求越來越高瀝青網sinoasphalt.com。許多高速公路瀝青路面建成不久就不能適應交通的需要,早期破壞的情況時有發生。國外研究報告認為:近十年來由于道路上交通性質變化以及高溫和低溫作用,道路上最普通產生的路面損壞現象是永久變形(轍槽)、疲勞裂紋、剝落、松散和反射裂紋。對于某些道路工程,如大橋橋面瀝青混凝土面層和排水或吸音多孔隙瀝青混凝土磨耗層,傳統瀝青的性能可能不適用,需要有改善性能的結合料以維持路面維修的合適間隔時間,聚合物改性瀝青是用得最普遍的改性結合料。本文對常用道路改性瀝青技術進行探討。



一、改性瀝青的主要目的



  改性瀝青的主要目的是改善瀝青混凝土的使用性能,使其滿足設計使用期間交通條件的要求,如減少高溫時的永久形變,或增加低溫時抗疲勞能力。此外,還可以改善結合料與礦料的粘著力和結合料的抗氧化能力。
  改性瀝青可以在普通瀝青中添加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑),或采取對瀝青輕度氧化加工等措施,使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善。 






二、改性瀝青的分類



  二、改性瀝青的分類
  改性瀝青的優良性能來源于它所添加的改性劑,改性劑在溫度和動能的作用下不僅可以互相合并,而且還可以與瀝青發生反應,從而極大地改善了瀝青的力學性質。從改性瀝青定義來看,廣義的改性瀝青應該包括以下幾種:
  1.摻加改性劑的改性瀝青。 
  2.物理改性瀝青,如普通瀝青中加入木質纖維素、瀝青路面施工中使用玻纖格柵等。 
  3.調和瀝青,摻加天然瀝青(湖瀝青、巖瀝青等)。 
  4.采用特別生產工藝的改性瀝青,如半氧化瀝青、泡沫瀝青等。 
  從狹義上來看,我們現在所講的改性瀝青一般是指摻加聚合物類改性劑的改性瀝青,國際上簡稱為PMA、PMB或PmB。通常將其分為熱塑性橡膠類改性瀝青、橡膠類改性瀝青及樹脂類改性瀝青三大類。 



三、常用的道路改性瀝青



  1.熱塑橡膠類改性瀝青。它們的代表產品是SBS,這也是世界各國使用最多的道路改性瀝青,國內代表工程是首都機場高速公路及八達嶺高速公路。這種改性瀝青的最大特點是它的高彈性,高溫不軟化,低溫不發脆。SBS的合理劑量在3%―6%之間,在3%―5%之間,瀝青軟化點大幅度上升,在4%―6%之間抗車轍能力有較大提高。 
  2.橡膠類改性瀝青。使用最多的是丁苯橡膠(SBR)和氯丁橡膠(CR)改性瀝青。它不僅是世界上最早出現并廣泛應用的改性瀝青品種,也是我國較早得到研究和推廣的品種。 
  3.熱塑性樹脂類改性瀝青。代表產品是PE及EVA改性瀝青,熱塑性樹脂類改性劑的最大特點是使瀝青結合料在常溫下粘度增大,從而使高溫穩定性增加,但不能使瀝青混合料的彈性增加,而且加熱后容易離析。EVA目前在國外僅大量應用于寒冷氣候條件下的施工。 


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  4.摻加天然瀝青改性。天然瀝青是石油經過歷史上長期的、長達億萬年的沉積、變化、在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌的綜合作用下生成的瀝青類物質,其性質特別穩定。根據生成礦床的不同,可分為湖瀝青、巖石瀝青、海底瀝青等。世界上最著名的天然瀝青是特立尼達湖瀝青,簡稱為TLA。 
  5.其他改性瀝青。包括多價金屬皂化合物、碳黑及玻纖格柵等。國內代表工程是江蘇寧通高速公路2001年維修改善工程。 



四、改性瀝青的生產



  在道路工程中,使用改性瀝青有兩種方式,一種是把改性劑直接投入到瀝青混合料拌和設備的攪拌鍋中,與礦料、瀝青拌制成混合料,稱為直接投入法。使用的改性劑有SBR膠乳,固體膠粉、SBS粉等。另一種方法是預先把改性劑摻配到瀝青中,同瀝青形成共混體,使用時與一般瀝青無異,稱作預混法,這種方法可使用各種聚合物改性劑制成改性瀝青成品。 
 

      預混法中又可分為機械攪拌法、溶劑法和膠體磨法。其中機械攪拌法設備簡單,生產周期長,分散細化的能力相對較差,對EVA、APAO等同基質瀝青相容性好的聚合物改性劑可以采用該法。對SBS、PE等相容性較差的改性劑則不宜采用。溶劑法是把改性劑溶解在溶液中,溶液與液態熱瀝青混合,再在負壓下回收溶劑。該法生產設備及生產工藝復雜,成本較高,而且改性瀝青中有少量溶劑殘留。膠體磨法是將改性劑和瀝青從膠體磨的轉子和定子組成的縫隙中通過,在高速剪切力的作用下,將改性劑粉碎細化,同時均勻地分散在基質瀝青中,成為高質量的改性瀝青。膠體磨法是目前國際上較先進的也是最常用的改性瀝青生產方法。 




  改性瀝青可以在料場內用專用設備制作,然后運輸到現場使用。所加工的改性瀝青可以供一定范圍內的瀝青混合料攪拌站使用;也可以將改性瀝青設備安裝到施工現場,邊制作改性瀝青邊使用,此法可防止改性瀝青的離析,從而更好地保證其改性質量。



五、改性瀝青的選用原則


  五、改性瀝青的選用原則
  實際工程上選擇改性劑的品種和劑量是個技術性很高的工作,很難說哪個品種的改性劑一定好或不好。只能是根據所在地區的氣候條件、交通狀況、改性瀝青設備條件、瀝青路面的破壞形式、改性目的綜合考慮,最好是對不同改

性劑的效果作一比較,再通過技術經濟分析來確定。
  1.根據不同的氣候條件選擇。不同地區氣候條件也有很大不同,《公路改性瀝青路面施工技術規范》(JTJ036-98)規定不同改性瀝青等級的技術要求是根據不同的氣候區進行選擇的依據。對南方夏季炎熱地區,高溫穩定性要求較高,SBS、PE、EVA等的改性效果較好;而對低溫寒冷地區,抗裂性能的要求較高,SBS、SBR的改性效果較好。 




  2.根據不同的荷載條件選擇。不同道路承受的汽車荷載不同,對一般城市道路等主要供輕型車行駛的道路,產生車轍的可能性較小,主要考慮行車舒適和氣候因素,對抗裂性能的要求是重點,可選擇SBS、SBR等;而對于以載重汽車為對象的高速公路、一級公路,尤其是重車比例大、超載車多的干道,主要目的是抵抗車轍,擁包等永久變形,則可考慮采用SBS、PE、EVA等改性劑。 
  3.根據現有加工能力選擇。改性瀝青的加工非常重要,根據改性劑的種類,可以采用直接加入法,即將改性劑直接投入拌和機與混合料一起拌和,如SBR膠乳;也可以采用預混法,即事先將改性劑混入瀝青中,分散均勻,然后再噴入混合料中拌和。使用時,可根據實際情況選擇適宜的加工方式和改性劑。 
  4.經過技術經濟分析確定改性方案。改性瀝青的成本由以下幾部分組成:(1)改性劑的成本:包括改性劑的單價、用量。有的改性劑盡管價格較低,但劑量較高,應該特別注意。(2)加工費:包括改性瀝青設備費、瀝青加熱等費用以及人工等。(3)采用改性瀝青后因增加瀝青用量而增加的費用。與普通的非改性瀝青相比,改性瀝青混合料瀝青用量大體要增加0.3%~0.5%。對任何一個工程,都必須從技術性能和經濟成本兩方面綜合分析,選擇成本低、性能好、效果好的改性劑。 



六、結論



  六、結論
  改性瀝青是一種發展前景看好的高技術產品。在特定情況下,為使瀝青混凝土達到某一更高的使用性能,以滿足客觀要求,需要采用改性瀝青。



標簽:行業新聞技術中心改性瀝青
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