改性瀝青講義

改性瀝青一改性瀝青概述改性瀝青——指摻加橡膠、樹脂等高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外攙劑（外摻劑），并與瀝青均勻混合，使得瀝青的性質(zhì)得以改善而制成的瀝青混合物。改性劑——指“在瀝青或?yàn)r青混合料中加入的天然的或人工的有機(jī)或無機(jī)材料，可熔融、分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能的材料”。一、改性瀝青的目標(biāo)及應(yīng)用場合1．目標(biāo)改善感溫性提高水穩(wěn)定性提高耐久性2．應(yīng)用場合自然條件或交通條件嚴(yán)厲機(jī)場跑道橋面鋪裝SMA、OGFC路面二、改性瀝青分類和國內(nèi)外研究應(yīng)用情況1)1845年，天然橡膠（NR），英國、法國、荷蘭1947年，廢膠粉（CRM），美國丁苯橡膠（SBR），蘇聯(lián)，日本(1997，27.4萬噸)越來越多的改性瀝青專例，形成商品的四十多種。2)兩個(gè)核心改性劑SBS改性瀝青多達(dá)數(shù)十種。加工工藝NOVOPHALTPE。三、我國改性瀝青的發(fā)展“六五”SBR改性瀝青母體，七五期間得到較多的應(yīng)用，80年代后期，NOVOPHALT改性瀝青的應(yīng)用，新的高潮(改性劑，改性工藝，試驗(yàn)路)。90年代，改性瀝青的技術(shù)成熟00年代，大面積應(yīng)用改性瀝青加工設(shè)備等：改性瀝青生產(chǎn)廠改性瀝青現(xiàn)場加工設(shè)備二改性瀝青分類SBSSBRPE、EVA一、改性瀝青二、常用的改性劑（聚合物類）熱塑性橡膠類：如苯乙烯、丁二烯嵌段聚合物（SBS）橡膠類：如丁苯橡膠（SBR）熱塑性樹脂類：如聚乙烯（PE）、乙烯、乙酸、乙烯脂（EVA）二、常用的改性劑（聚合物類）改性劑品種針入度指數(shù)PI高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性彈性恢復(fù)性SBSSBRPEEVA＋000＋0+－＋＋－0＋?－＋1．SBS特點(diǎn)可改善高溫與低溫以丁二烯—1.3苯乙烯為單體，通過離子聚合而成的嵌段聚合物結(jié)構(gòu)：硬段（S段）—聚苯乙烯段軟段（B段）—聚丁二烯段玻璃化溫度有兩個(gè)：Tg1—－80℃（聚丁二烯）Tg2—+80～+100℃（聚苯乙烯）型號(hào)（1401）

第一位：類型1——線型4——星型

第二位：嵌段比（S/B）3——3/74——4/6

第三位：充油與否0——未充油、1——充油第四位：分子量1—<10萬2—14～16萬3—23～28萬選型

星型分子量大，高溫效果好，但加工困難S/B視改性目的而定，高溫——4/6，低溫——3/71．SBS改性劑殼拍公司KratonCaribit、菲納公司Finaprene、意大利埃尼公司Europrene等。初用線型，后用星型。我國：燕山石化(3個(gè)牌號(hào))；岳陽石化(4個(gè)牌號(hào))。2．SBS改性瀝青的改性效果高彈性，高溫下不軟化，低溫下不發(fā)脆。指標(biāo)變化：劑量增加，針入度減?。ㄒ粋€(gè)等級(jí)）臨界含量軟化點(diǎn)增大（星型和線型的差別）;延度有最大值（25℃，15℃，5℃）。2．SBR——丁苯橡膠，世界上最先使用的改性瀝青，我國較早使用的改性瀝青1．難以加工，采用常規(guī)機(jī)械攪拌很難加工按加工工藝分：溶劑法（母體法）改性瀝青膠乳改性瀝青。2．溶劑法八十年代初，六五期間科技公關(guān)項(xiàng)目，溶劑法生產(chǎn)SBR丁苯橡膠的方法，20%的高度的改性瀝青母體。七五期間，廣深一級(jí)公路，1991-1993年期間，400萬平方米。規(guī)模最大的為青藏二級(jí)汽車專用路157萬平方米。陜西、西寧等多家單位研發(fā)了溶劑法生產(chǎn)改性瀝青的設(shè)備2．SBR主要改善低溫加工工藝（1）攪拌法（2）溶劑法

SBR切片→與溶劑（二甲苯）溶脹→與液態(tài)瀝青共混→回收溶劑（3）母體法

用溶劑法制成橡膠母體（橡膠∶瀝青=1∶4），施工時(shí)與瀝青拌和（4）膠乳法直接加入法預(yù)混法用于稀漿封層，方法有三：將膠乳與乳化瀝青直接混合；乳化已經(jīng)制成的聚合物改性瀝青；將聚合物膠乳、水穩(wěn)定劑、乳化劑與瀝青一起進(jìn)入乳化機(jī)、膠體磨制得。

與普通相比，低溫性能，耐久性有了很大的改善。效果：１)低溫效果好，15，25℃延度可達(dá)到100cm以上。２)易老化，RTOF后，延度會(huì)顯著降低。3．PE改性瀝青1）類型LDPE，HDPE，再生聚乙烯，回收聚乙烯LM，柔性、伸長率、耐沖擊性能好，結(jié)晶度小，溶解度參數(shù)較寬，外觀乳白色圓柱狀顆粒2）性能粘度增加，高溫性能好。指標(biāo)變化：針入度減小軟化點(diǎn)增加延度減小

對(duì)多蠟瀝青較好類型三：高密三（HD三PE）低密三（LD三PE）線型三低密三（LL三DP三E）再生PE成分三復(fù)雜三、加三工困三難廢PE薄膜三、分三類、三洗凈4．EV三A主要三改善三高溫三，低三溫適三當(dāng)改三善透明三狀顆三粒，三略帶三酸味三，較三之PE富有三彈性三和柔三性容易三融于三瀝青乙烯三支鏈三上引三入醋三酸基三團(tuán)，EV三A改性三瀝青三的性三能與EV三A的分三子量三以及三乙酸三乙烯三（VA）的含三量有三關(guān)（VA＜5％，三改善三高溫三；VA＞5％，三改善三高溫三與低三溫）三。VA含量三越高三，基三團(tuán)越三大，三則似三膠物三的比三例越三大，三對(duì)低三溫改三性越三好，三且越三易于三加工三。VA三<5三%則近三于PE常用VA為19三%、28三%改性三瀝青三選擇低溫三地區(qū)三，宜三采用三針入三度較三大的三瀝青三，選三用低三溫性三能好三的改三性劑三（如SB三R等）三；高溫三地區(qū)三，宜三采用三針入三度較三小的三瀝青三，選三用塑三料類三（PE、EV三A）或SB三S等改三性劑三；高低三溫性三能均三有要三求的三地區(qū)三，可三選用SB三S或復(fù)三合改三性劑三。三改性三瀝青三原理選擇三性吸三附溶脹新膠三體體三系的三形成1．基三本原三理選擇三性吸三附溶脹新膠三體體三系的三形成2．相三容性相容三性好——兩種三物質(zhì)三混溶三后形三成—穩(wěn)定三體系三，不三發(fā)生三分層三或相三分離三。由于三瀝青三與聚三合物三之間三存在三著分三子量三和化三學(xué)結(jié)三構(gòu)上三的差三異，三屬熱三力學(xué)三不相三容體三系，三所以三改性三瀝青三只是三物理三定義三上的三相容三（混三溶）三。瀝青三與改三性劑三之間三的混三溶程三度取三決于三兩者三的溶三解度三參數(shù)式中三：F—三—化學(xué)三分子三團(tuán)的三引力三常數(shù)三；——密度三；M—三—分子三量。改性三劑的與軟三瀝青三質(zhì)的相近三，相三溶性三好為了三保證三相容三性，三飽和三分和三芳香三分應(yīng)三占有三一定三的比三例。常用三的改三性劑三的溶三度參三數(shù)：聚合物L(fēng)DPESBSEVA飽和分芳香分溶度參數(shù)δ(卡1/2/厘米3)7.1~8.358.1~8.78.1~8.38.28.8結(jié)論三：芳香三分的三溶度三參數(shù)三與SB三S較為三接近三；飽和三分的三溶度三參數(shù)三與PE、EV三A較為三接近三。聚烯三烴類三改性三劑與三飽和三分含三量高三的瀝三青相三容性三要好三；而三橡膠三類改三性劑三（如SB三R、SB三S）則與三芳香三分含三量高三的瀝三青相三容性三要好三。瀝青三的標(biāo)三號(hào)對(duì)三相容三性和三改性三效果三均有三影響三：針入三度減三小相三容性三降低三，攪三拌時(shí)三間延三長，三改性三效果三降低高標(biāo)三號(hào)瀝三青低三溫柔三性好三，高三溫性三能可三以通三過添三加聚三合物三得到三改善三。瀝青三標(biāo)號(hào)三小，三提供三給聚三合物三溶脹三的油三分少三，改三善低三溫性三能不三利；瀝青三的標(biāo)三號(hào)太三大，三則改三性瀝三青達(dá)三到高三溫指三標(biāo)要三求所三需的三聚合三物用三量要三增加三。3．吸三附、三溶脹改性三劑吸三附瀝三青中三的輕三質(zhì)組三分體三積脹三大（5～10倍）溶脹三是相三容性三好的三一個(gè)三前提吸附三、溶三脹是三一個(gè)三緩慢三過程三，隨三溫度三升高三，速三度加三快改性三劑量三大時(shí)三，溶三脹程三度降三低，三但能三形成三網(wǎng)狀三結(jié)構(gòu)4．新三的膠三體體三系的三形成瀝青三中部三分輕三質(zhì)油三分被三吸附三后，三原膠三體體三系失三去平三衡、三瀝青三質(zhì)和三膠質(zhì)三析出三，并三吸附三于聚三合物三的表三面，三形成三一種三新的三膠體三結(jié)構(gòu)三，提三高了三體系三的穩(wěn)三定性三。改性三劑對(duì)三瀝青三中油三分的三吸附三受到三瀝青三膠體三結(jié)構(gòu)三的制三約，三吸附三后形三成新三的平三衡，三這也三需要三一定三的時(shí)三間。由于三介面三過渡三層的三形成三，改三性瀝三青離三析后三，極三易重三新分三散開三。對(duì)于三某一三特定三的改三性瀝三青，三存在三改性三劑粒三子產(chǎn)三生充三分溶三脹的三最大三限度三，超三過這三個(gè)限三度，三則溶三脹減三弱，三所形三成的三界面三層相三應(yīng)減三薄而三影響三體系三的穩(wěn)三定性三。四改性三瀝青三的影三響因三素1．改三性劑類型型號(hào)2．基三質(zhì)瀝三青原油三基屬如塑三料類三與多三臘瀝三青的三相容三性好組分芳香三分與三橡膠三類相三容性三好飽和三分與三塑料三類相三容性三好瀝青三質(zhì)過三多影三響其三與改三性劑三的相三容性分子三量分子三量小三則運(yùn)三動(dòng)速三度快三，活三動(dòng)能三力強(qiáng)三，較三易進(jìn)三入聚三合物三，使三之溶三脹。標(biāo)號(hào)隨標(biāo)三號(hào)增三大，三粘彈三性范三圍向三低溫三區(qū)移三動(dòng)，三標(biāo)號(hào)三小，三油分三減少三，溶三脹受三影響三。3．改三性劑三劑量隨改三性劑三劑量三增多三，改三性效三果增三大，三到一三定劑三量有三一突三變→連續(xù)三相（三橡膠三類→連網(wǎng)三），三然后三增長三緩慢三。4．改三性劑三粒子三的分三散度粒子三越小三，分三散越三均勻三，體三系越三穩(wěn)定三，改三性效三果越三好。五改性三瀝青三及改三性瀝三青混三合料技術(shù)三標(biāo)準(zhǔn)1．改三性瀝三青的三技術(shù)三標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)號(hào)三：Ⅰ—三—熱塑三性彈三性體三類（SB三S）Ⅱ—三—橡膠三類（SB三R）Ⅲ—三—熱塑三性樹三脂類三（PE、EV三A）A三B三C三D由稀三變稠儲(chǔ)存三穩(wěn)定三性試三驗(yàn)圖2粘韌三性試三驗(yàn)粘性——三AB三CE面積三“A1”韌性——三CD三FE面積三“A2”粘韌三性：T0＝A1＋A2，韌性三：Te＝A2測力三延度三：變形——荷載2．改三性瀝三青混三合料三的技三術(shù)標(biāo)三準(zhǔn)高溫三穩(wěn)定三性——車轍三動(dòng)穩(wěn)三定度三（DS）低溫三抗裂三性——低溫三（－10三℃）彎三曲應(yīng)三變（）水穩(wěn)定三性——?dú)埩羧€(wěn)定三度（S0）凍融三劈裂三強(qiáng)度三比（R0）3．改三性瀝三青的三加工簡單三的機(jī)三械攪三拌方三式高速三剪切三或膠三體磨三方式橡膠三乳液三與瀝三青的三混融三方法1.簡單三的機(jī)三械攪三拌方三式——改性三瀝青三的改三性劑三與瀝三青混三融比三較容三易的三情況SB三R膠乳EV三A（部三分）AP三AOPE2.高速三剪切三或膠三體磨三方式樣品三制作三的最三常用三方式三。適用三于必三須通三過強(qiáng)三力攪三拌或三剪切三才能三使改三性劑三均勻三分散三在瀝三青中三的改三性劑三類型三。在剪三切頭三的下三方造三成一三個(gè)真三空區(qū)三，吸三入改三性劑三與瀝三青的三混合三物，三通過三轉(zhuǎn)子三和定三子上三的小三孔將三改性三劑強(qiáng)三迫剪三碎、三分散三，同三時(shí)使三粉碎三的流三體介三質(zhì)形三成高三速液三流。三在上三面可三以設(shè)三定一三個(gè)回三流板三。高速三剪切三機(jī)目前三實(shí)驗(yàn)三室使三用最三普遍三的一三種代三表性三的專三用制三作設(shè)三備剪三切攪三拌器三由帶三孔的三轉(zhuǎn)子三和定三子組三成。加工三溫度三：16三0℃～17三5℃。高速三剪切三器：7三00三0r三/m三in～8三00三0r三/m三in剪切15三mi三n～30三mi三n，最三長不三超過1h。改性三是否三完成三可以三通過三顯微三鏡取三樣檢三查得三到確三認(rèn)。粉狀三的或三充油三的SB三S—三—低速三剪切三的設(shè)三備加三工。小型三膠體三磨必三須有三良好三的保三溫效三果，三使瀝三青能三達(dá)到16三5℃以上三，否三則將三無法三加工三，工三藝由三加工三效果三確定三。膠體三磨瀝青三連續(xù)三相聚合三物連三續(xù)相兩相三交聯(lián)3.橡膠三乳液三與瀝三青的三混融三方法英國No三36號(hào)道三路指三南：在1L的容三器中三加熱50三0g瀝青三，14三0±三5℃；膠乳三要少三量地三徐徐三加入三，每三加一三次，三保留三在表三面約20三s；不允三許膠三乳凝三結(jié)和三在表三面結(jié)三皮，三攪拌三時(shí)間20三mi三n；加熱三時(shí)間三不能三太長三使乳三液分三解，三影響三改性三效果三。既保三證橡三膠微三粒充三分溶三解，三又不三允許三其分三解，三控制三好攪三拌時(shí)三間是三非常三重要三的。六環(huán)保三改性三瀝青橡膠三粉（CR）改三性瀝三青廢舊三聚乙三烯（RP三E）改三性瀝三青一三橡膠三粉（CR）改性三瀝青（1）瀝三青橡三膠的三應(yīng)用20世紀(jì)三四十三年代三為初三期發(fā)三展階三段20世紀(jì)三九十三年代三，技三術(shù)日三趨成三熟，三得到三了廣三泛的三應(yīng)用三（廢三舊輪三胎成三災(zāi)）19三92年美三國聯(lián)三邦公三路局三曾立三法推三動(dòng)橡三膠粉三應(yīng)用三于瀝三青改三性至今三世界三發(fā)達(dá)三國家三均各三自為三橡膠三粉改三性瀝三青制三訂了三相應(yīng)三的標(biāo)三準(zhǔn)，三規(guī)范三。（2）橡三膠粉三改性三瀝青三機(jī)理膠粉三吸收三瀝青三中的三芳香三分而三膨脹三、軟三化（三膨脹1-三3倍）瀝青三中芳三香分三的減三少導(dǎo)三致瀝三青粘三度增三大橡膠三粉自三身的三柔性三，為三改性三瀝青三提供三了良三好的三路用三性能（3）橡三膠粉三的制三備方三法破碎三研磨——先將三輪胎三適應(yīng)三切割三然后三研磨三，其三顆粒三尺寸三為4～5m三m；顆粒三機(jī)——用旋三轉(zhuǎn)鋼三刀片三剪切三，顆三粒尺三寸為2～10三mm；細(xì)磨三（濕三磨）——可磨三出0.三07三mm的細(xì)三膠粉三；冷凍三變脆三后再三磨，三質(zhì)量三好，三但造三價(jià)高三。（4）橡三膠粉三改性三瀝青三加工三技術(shù)1）干法——不能三確保三橡膠三粉在三瀝青三中的三均勻三分散三，且三膠粉三越細(xì)三，分三散性三越差三；2）濕法——應(yīng)控三制改三性瀝三青的三粘度三適當(dāng)三（≤30三00三cp），容易三泵出三，而三又要三在熱三儲(chǔ)存三中不三離析三。（5）影三響改三性效三果的三因素膠粉三的細(xì)三度——越細(xì)三，改三性效三果就三越好三；瀝青三的組三成——瀝青三質(zhì)含三量高三，相三容性三較差三，芳三香分三含量三多，三則相三容性三較好三；改性三加工三技術(shù)——干法三、濕三法；三加工三時(shí)間（6）橡三膠粉三改性三瀝青三的效三果1）粘三度提三高，三熱穩(wěn)三定性三改善測試溫度（℃）普通瀝青橡膠瀝青1353501210150180600180-150（表三列數(shù)三字為三粘度三值）DS三R試驗(yàn)三表明三，15三%橡膠三改性三瀝青三的G*三/s三in是普三通瀝三青的2.三41倍。2）低三溫性三能改三善弗三拉斯三脆點(diǎn)三下降普通瀝青瀝青橡膠1#瀝青橡膠2#4%EVA4%SBS4%SBR-10℃-19℃-17℃-10℃-9℃-9℃SH三RP凍斷三試驗(yàn)三（TS三RS三T）表明15三%瀝青三橡膠三的凍三斷溫三度，三由原三瀝青三的-2三0.三8℃，降三低到-3三4.三1℃。3）彈三性恢三復(fù)增三大原瀝青瀝青橡膠SBSEVA<20859047（4）噪三音降三低高速三公路三降低5－8三dB。一般三公路三降低3－5三dB。（5）抗疲三勞性三能明三顯改三善幾乎三可提三高一三倍。其使三用壽三命可三延長三三分三之一三。（7）改三善橡三膠粉三改性三效果三的措三施將惰三性的三硫化三橡膠三粉，三通過三加熱三降解三轉(zhuǎn)為三活性三改性三劑。表面三活性三處理三廢橡三膠粉三（如三采用三堿性三抗剝?nèi)x劑三），三使表三面呈三酸性三的橡三膠粉三帶有三陽離三子。完善三橡膠三粉的三制備三工藝三與加三工方三法。二、RP三E改性三瀝青歐共三體RP三E環(huán)保三改性三瀝青三試驗(yàn)三研究三方案44種新PE（LD三PE、LL三DP三E、HD三PE）12種回三收PE6種不三同基三質(zhì)瀝三青28三8種不三同改三性瀝三青配三方26種不三同改三性瀝三青混三合料三配方(1三)初步三試驗(yàn)三結(jié)果RP三E改性三瀝青三的性三能比三較試三驗(yàn)三表1瀝青粘結(jié)料傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法SHRP復(fù)合成份25℃針入度環(huán)球軟化點(diǎn)PMB等級(jí)PG等級(jí)NYNA70/100NY+5%V-LDPENY+5%V-HDPE955943465562---50/70-5330/50-60PG64-28PG70-22PG76-22NY+6%RPE1NY+6%RPE24143616330/50-6030/50-60PG82-22PG76-22NY+3%RPE+3%SBSNY-SBS-PMB455059617830/50-6030/50-53PG76-22PG76-22RP三E改性三瀝青三的性三能比三較試三驗(yàn)三表2使用瀝青材料瀝青混合料性能混合料類瀝青和聚合物25℃RM彈性恢復(fù)MPa25℃IDT間接拉伸MPa40℃DCR動(dòng)態(tài)蠕變M（MPa）：S60℃WTR（車轍）車轍深度%SMA0/11NYNAS70/100+6%RPE1NYNAS+3%RPE+3%SBS250421920.80.826;0.2623;0.247.88.2NY-SBS-MB4520790.722;0.2010.8AB0/16ESSO50/70+6%RPE1ESSO50/70+6%RPE2476149791.11.158;0.1583;0.156.93.0NY-SBS-PMB4527921.080;0.1811.0美國FH三WA車轍三試驗(yàn)三報(bào)告AL三F三19三94三-1三99三8表18瀝青膠結(jié)料AC-5AC-10AC-20PE/RPESBSMod1．LCPC（法國車轍試驗(yàn)法：）車轍深度%15.513.86.42.63.72．喬治亞洲D(zhuǎn)OT（美國）輪載試驗(yàn)（40C；0.13rad/s;8000cycles）車轍深度mm7.45.43.71.41.93．漢堡（德國）車轍試驗(yàn)；50C；0.13rad/s;20000cycles車轍深度mm>30>308.51.92.8速率/1mm296634622424594179474．ALF（速率）：2.3rad/s；ALF車轍性能等級(jí)53412（2）試三驗(yàn)結(jié)三果分三析1．RP三E改性三瀝青三高溫三性能三及混三合料三抗車三轍能三力大三大提三高。2．RP三E改性三瀝青三混合三料的三抗疲三勞能三力與三其它三聚合三物改三性基三本相三當(dāng)。3．RP三E減少三了加三熱過三程中三，有三害氣三體的三影響三（脂三肪族三碳?xì)淙先锛叭蜗等形锶|(zhì)）七改性三瀝青三設(shè)計(jì)改性三瀝青三混合三料設(shè)三計(jì)程三序改性三瀝青三混合三料施三工一、三改性三瀝青三設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)三程序改性三瀝青三標(biāo)號(hào)三的碓三定——根據(jù)三當(dāng)?shù)厝龤夂蛉龡l件選擇三基質(zhì)三