发信人: courieryboo (小凡·每天灌水多一些...), 信区: DC
标  题: 改性沥青室内及试验路研究
发信站: BBS 水木清华站 (Wed May 24 16:40:30 2000)

摘　要：针对改性沥青应用中存在的问题，选取几种常见的改性沥青进行了系统研究，
通过常规和非常规试验对改性沥青进行了评价与对比，在分析效果影响因素的基础上，
提出了改性剂—沥青的组合原则，并在试验路的的基础上，对改性沥青的施工工艺进行
了探讨，以指导改性沥青的推广应用。
关键词：改性沥青；组合原则；试验路
分类号：U414.3　　　文献标识码：A
文章编号：1007-4112(2000)01-0008-04
Performance of Modified Asphalt in Lab and Test Road
ZHANG Zhen-qi
（College of Highway Engineering, Xi′an Highway University, Xi′an 710064,
China）
SUI Yu-dong
（Beijing Capital International Airport Terminal Area Expansion Project Comm
and Office, Beijing 100621, China）
Abstract：Several kinds of modified asphalt are selected and systematically
studied.Those kinds of modified asphalt are evaluated and compared in lab.Ba
sed on the analysis of factors which influence the modification effect, the
combination rules of quality modified asphalt is proposed. The construction
technology of the modified asphalt is developed in order to spread the appli
cation of the modified asphalt.
Key words：modified asphalt; combination rules; test road▲
　　随着现代交通的发展，对沥青路面提出愈来愈高的要求，为适应这一需要，世界各
国在沥青改性对改善沥青路面的品质方面都做了大量的研究工作，并取得了不少成果，
如在日本改性沥青已作为一般的筑路材料使用［1］。美国作为汽车大国，每天都有大量
的废汽车轮胎需要处理，在研究胶粉(包括废胶粉)改性沥青方面做了大量的工作［2］，
取得了很好的效果；丁苯橡胶(SBR)的改性效果已被很多文献［3］所介绍，目前得到大
范围推广应用的改性沥青当属SBR改性沥青；SBS能够改善沥青的感温性和高、低温性能
，因而得到了越来越多的重视与应用［4］。
　　近年随着高等级公路的发展，中国对改性沥青也进行了大量的研究，但总体上，改
性沥青方面的研究不够系统，理论研究不足，造成了改性沥青应用中的死搬硬套，限制
了改性沥青性能的发挥，限制了改性沥青的推广应用。本研究选取了几种常见的改性剂
，通过室内试验和试验路的研究，对改性机理、设计方法、施工工艺进行了系统研究。

1　改性沥青试验结果
　　研究采用4种沥青，其中3种普通沥青SL60、SL100、SL140，1种重交通沥青KLM90，
所用石料为片麻岩，矿料级配AC-16(Ⅰ)。本文参照国内外对沥青和改性沥青的常用评价
方法对各类改性沥青进行评价，部分试验结果示于表1(见下页)。
　　(1)通过对几种改性沥青的系统研究表明，改性沥青的高、低温性能及抗老化性均得
到改善，改性沥青的粘弹性范围(T800-T1.2)明显大于原沥青(见表1)，表明其可适应的
环境温度范围广。同时也表明，几种普通沥青经改性后，可以满足“八五”攻关专题中
提出的“重交通石油沥青技术要求”中的最不利气候环境高温>30℃，低温<-37℃的要求
，达到重交通石油沥青技术要求，普通沥青改性后可用于高等级公路建设。
表1　改性沥青试验结果
类型 指　　标
T800
／℃ T1.2
／℃ (T800-T1.2)
／℃ PI 粘度/10-1Pa.s
60℃ 90℃ 135℃
SL60 49.1 -10.9 60.0 -1.05 667.2 110.0 16.5
SL60+2%SBR 52.6 -22.4 75.0 0.40 932.3 107.1 19.8
SL60+3%EVA 56.8 -13.7 70.5 0.19 1 700.0 173.0 42.0
SL60+5%SBS 51.1 -11.7 62.8 -0.76 1 308.4 250.0 40.0
SL100 44.0 -15.1 59.1 -1.15 710.0 115.0 23.0
SL100+2%SBR 52.8 -24.7 77.5 0.64 1 310.0 170.0 31.0
SL100+3%EVA 52.1 -16.7 68.8 -0.17 1 380.0 200.0 44.0
SL100+5%SBS 53.8 -20.7 74.5 0.36 1 769.1 236.0 30.0
SL100+5%PE 55.6 -18.9 74.5 -0.34 1 580.0 165.0 36.0
SL140 41.9 -15.7 57.6 -1.37 510.9 130.0 25.0
SL140+2%SBR 49.4 -16.1 65.5 0.35 936.6 179.0 32.0
SL140+3%EVA 52.1 -16.6 68.7 0.18 1 820.0 204.0 30.0
SL140+5%SBS 51.4 -21.5 72.9 -0.17 1 940.0 200.0 84.0
SL140+5%PE 50.7 -14.7 65.4 -0.49 1 490.0 210.0 75.0
KLM90 47.3 -20.4 67.7 -0.28 1 650.0 152.0 36.0
KLM90+2%SBR 51.0 -22.6 73.6 0.28 960.0 90.0 13.0
KLM90+3%EVA 52.9 -21.3 74.2 0.33 / / /
KLM90+5%SBS 55.1 -26.0 81.0 0.94 / / /
　　(2)考察不同改性剂对改性效果的影响，如表1所示，可以发现，橡胶改性剂SBR对几
种普通沥青的低温性能有显著的改善效果，这是由于SBR具有大的粘弹性范围，在低温情
况下，沥青虽变得脆硬，但SBR粒子仍呈弹性，在力的作用下通过银纹作用使沥青的低温
性能改善；塑料类PE和EVA则以改善沥青的高温性能见长，它们可以使沥青的T800增加近
10℃。PE、EVA是大分子物质，它们的加入可使沥青的粘度大幅度增加，同时由于其选择
性地吸附，使沥青的组分构成发生变化，从宏观上使沥青的高温性能改善；SBS使几种沥
青的高、低温性能均发生显著的改善，这与SBS本身特殊的化学结构相关，苯乙烯、丁二
烯2种链段在不同温度下的性能表现，使其兼具橡胶和塑料的特点，它是几种改性剂中效
果最好的。
　　(3)从上述可以看出，就改性效果来讲，沥青与改性剂均有选择性。也即改性剂与沥
青之间存在着相容性(或配伍性)。沥青的原油基属、组分构成、标号都对相容性有所影
响，其中原油基属、组分构成的影响是一个不确定的因素，如以沥青标号来考察，随着
标号的变化，改性沥青的改性效果出现规律性的变化，标号增大，低温性能改善，而高
温性能有所降低，标号降低，高温性能改善，而低温性能有所降低。同时也可知：要取
得较好的改性效果，需做到取长补短，如SL60的低温性能指标T1.2仅为-10.9℃，而高温
性能优越，T800为49.1℃，如能保持原沥青高温性能，重点改善低温性能，就能取得高
、低温性能均优的效果，而SBR的加入正可达到这样的目的，用EVA改善SL140也是基于同
样的道理。
2　沥青混合料试验结果与分析
2.1　改性沥青混合料的低温性能
　　本文采用J-积分法评价改性沥青的低温性能，J-积分试验结果如表2(见下页)所示。

表2　混合料的Jic值(0℃)
类型 能量/J.m-2
SL140 111.16
SL140+3%EVA 150.94
SL140+5%PE 205.92
SL140+5%SBS 193.84
SL140+2%SBR 186.52
SL100 120.98
SL100+5%PE 174.07
SL100+3%EVA 166.76
KLM90 269.80
KLM90+3%EVA 276.25
KLM90+5%SBS 433.73
　　沥青中加入改性剂后，其Jic值均有所提高，如表2所示，这说明改性后沥青的低温
抗裂能力增强，这可以从荷载—变形曲线上得到解释。以SL140为例的几种改性沥青的荷
载—变形曲线如图1(见下页)，从图1可以看出：SBR、SBS改性剂的加入，会降低沥青的
强度，但使沥青具有柔性，曲线形式从原沥青脆性破坏变为柔性破坏，说明低温抗裂性
能得以改善。在低温下，改性沥青的性能变得复杂，沥青流动性能降低，变得硬脆，分
散相为橡胶SBR、CR或SBS时，聚合物相分散于连续相的沥青中形成“分散相软、连续相
硬”的共混体系，该体系在荷载作用下通过银纹［7］作用使体系具有很好的抗裂性能。
而PE改性沥青低温抗裂能力的改善与PE改性使沥青的强度提高和具有一定的弹性密切相
关，同样道理，PE与EVA使SL100的低温抗裂能力得以改善也是基于强度值的提高和弹性
的增强。分散相为PE或EVA，则形成“硬—硬”共混体系，它可以通过剪切屈服、裂纹绞
结［8，9］作用使体系具有一定的抗裂性能。
图1　荷载—变形曲线
2.2　改性沥青混合料的高温性能
　　聚合物改性剂可以显著改善沥青的高温性能得到道路界的普遍认可，本课题的试验
结果同样也表明了这一点(见表3)。在高温下，由于聚合物类大分子的物质的增加，使沥
青的粘稠度增加，劲度提高，车辙试验稳定度比原沥青有较大幅度的提高，沥青的高温
性能明显改善。
表3　各试验段改性沥青混合料车辙试验结果
改性类型 取样路段 动稳定度DS
/次.mm－1
PE 5%(右半幅) K9+000～K9+200 1 800
SBS 5%(右半幅) K9+200～K9+445 2 100
PE+SBS+纤维(右半幅) K9+445～K9+530 3 600
PE+SBS段(右半幅) K9+530～K9+723 2 420
EVA 3%(右半幅) K9+723～K9+880 1 650
普通沥青混凝土段(左半幅) K9+880～K9+880 720
　　通过对室内试验结果的总结和分析，得出以下结论：不同改性剂沥青组合具有不同
路用性能，改性沥青应充分考虑当地的气候环境和当地路面常见病害。改性沥青原材料
的选择原则为：以沥青路面所处的气候环境作为选择依据，如果在常年低温地区，可以
采用针入度较大(140～180)的沥青，选用低温弹性好的改性剂如SBR等；在高温地区，选
择针入度较小(60～120)的沥青，而以热塑材料EVA、PE、PP或SBS等作为改性剂；高、低
温性能均有要求的地区，可以选用SBR、SBS等作为改性剂或复合改性，沥青标号要合适
，以100～140针入度为宜，也可根据改性剂的改性优势及不同标号沥青的高、低温性能
特点，取长补短，如以高标号沥青配以高温改性效果好的PE、EVA等改性剂，或以低标号
沥青配以SBR、SBS等。
3　试验路
　　本课题在室内研究成果的基础上，在省道208线铺筑半幅5种不同类型改性沥青混凝
土面层和半幅普通沥青混凝土面层，路面面层厚度为5.5 mmAC-16(Ⅰ)型沥青混凝土。试
验使用材料为兰炼AH－90号粘稠沥青，矿料均采用当地供应充分的砂砾料，碎石为石灰
石机轧产品。改性剂采用PE、EVA、SBS，SMA所用稳定剂为木质素纤维。
　　改性沥青的生产采用西安公路交通大学与陕西建设机械集团公司联合研制的GLG-80
型大型改性沥青搅拌设备，生产能力8 000 kg/h。改性沥青混合料的拌和与摊铺碾压程
序同一般沥青混合料的施工方法，但应注意各个环节的温度不同。由于改性沥青粘度大
，各个环节温度高于普通沥青10～20 ℃。
　　试验路铺筑后在第2年的不利季节进行了检测，检测项目包括破损率、平整度、弯沉
值、抗滑性能及透水性等5项。由改性沥青路面破损调查(表4)可以看出，经改性后路面
的破损率由未改性前的7.56%降为1.07%，破损率明显减小，说明改性后，病害减小，其
中复合改性段PE(4%)+SBS(3%)段、SMA段、PE(4%)+SBS(3%)+纤维(3‰)段无明显病害。据
观察，这些破损主要是由于路基湿软，整体强度不足引起的。
表4　改性沥青路面破损调查表
改性类型 桩　号 长度
／m 破损率 备　注
PE 5%(右半幅) K9+000～K9+200 200 2.93 主要病害为龟裂、沉陷
SBS 5%(右半幅) K9+200～K9+445 245 0.08 主要病害为龟裂、修补
PE+SBS+纤维(右半幅) K9+445～K9+530 85 0.00 无明显病害
EVA 3%(右半幅) K9+723～K9+880 157 2.14 主要病害为龟裂
PE+SBS段(右半幅) K9+530～K9+723 193 0.00 无明显病害
试验段合计(右半幅) K9+000～K9+880 880 1.07
普通沥青混凝土段(左半幅) K9+000～K9+880 880 7.56 主要病害为龟裂、沉陷、修补
　　从平整度检测结果(表5)可以看出，经改性后平整度合格率除PE段有所提高外，其余
稍有降低，据分析是由于摊铺机的原因。在施工第1段时(PE)，摊铺机工作状态尚好，后
出现故障，中间曾多次停机调整摊铺厚度，另外一个原因是由于混合料的温度降低，粘
度增大，摊铺碾压效果降低，故而导致平整度有所降低。此类问题完全可以避免。
表5　改性沥青路面平整度检测结果
改性类型 取样路段 长度/m 测点数 平均值/mm 合格率
PE段 K9+000～K9+200 200 40 3.3 95
SBS段 K9+200～K9+445 245 50 3.9 76
PE+SBS+纤维段 K9+445～K9+530 85 20 4.2 75
PE+SBS段 K9+530～K9+723 193 50 4.4 70
EVA段 K9+723～K9+880 157 40 4.3 80
普通沥青混凝土 K9+880～K9+1 000 220 40 3.1 85
　　改性沥青的抗滑性能检测结果如表6所示。从摆式仪摆值可以看出，经改性后，基本
与普通沥青持平或略有改善。而从构造深度值可以看出，SMA段(PE+SBS+纤维段的构造深
度最大，抗滑能力应为最优。从以上结果可以看出，沥青性对路面的抗滑性能也有所改
善。
表6　改性沥青路面抗滑性能检测结果
改性类型 摆　　值 构造深度/mm 渗水系数
X S Cv X S Cv X S Cv
PE段 46 1.258 2.70 0.40 0.057 16.30 0 0 0
SBS段 48 0.960 1.98 0.40 0.050 11.63 0 0 0
PE+SBS+纤维 48 0.000 0.00 0.60 0.000 0.00 0 0 0
PE+SBS段 44 1.730 3.93 0.50 0.110 20.00 0 0 0
EVA段 46 0.000 0.00 0.52 0.000 0.00 0 0 0
普通沥青混凝土段 44 7.60 3.32 0.40 0.050 13.15 0 0 0
　　对改性沥青路段的弯沉检测(表7)可以看出，弯沉代表值Lr=0.46小于设计值Ld=0.6
0。
表7　改性沥青路面弯沉检测结果
路面类型 桩　号 长度
／mm 测点数 代表值
Lrmm 平均值
L20mm 设计值
Ld
改性沥青混凝土 K9+000～K9+880 880 49 0.46 0.29 0.60
4　结　语
　　(1)研究表明沥青经掺加高聚物改性后，高温稳定性、低稳抗裂性均有所改善。(符
合国标要求的)规格沥青经适当改性后，可以用于高等级公路建设。
　　(2)就改性效果来讲，与沥青—改性剂之间的存在相容性等因素有关，沥青与改性剂
的组合应充分利用它们各自的长处。
　　(3)改性沥青的选择应充分考虑当地的气候环境和当地路面常见病害，本文提出了改
性沥青原材料的选择的一般建议原则。改性沥青的施工应根据特定的规程。
责任编辑：孙守增■
作者简介：张争奇（1967-），男，陕西扶风人，西安公路交通大学讲师，博士
作者单位：张争奇（西安公路交通大学　公路工程学院，陕西　西安　710064）
　　　　　隋玉东（首都国际机场扩建工程指挥部，北京　100621）
参考文献：
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oncrete Mixes［J］.AAPT,1992,(61).
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J］.AAPT,1996,（65）.
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［9］LEE Nolank. Low Temperature Nature of PE-Modi-fier Binders and Asphalt
Concrete Mix［J］.AAPT,1995,(64).
收稿日期：1998-12-28

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清清淡淡的月光 静静地飘落在我身旁         ●
   ahuang
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飞呀飞呀找不到爱发源的地方... ...
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