淺談?wù)硨佑蜑r青

聶晨光

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074 )

淺談?wù)硨佑蜑r青

聶晨光

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074 )

在道路路面結(jié)構(gòu)中，為了保證各面層間以及面層與構(gòu)造物之間的粘結(jié)強(qiáng)度，會(huì)在其間鋪設(shè)粘層油。本文對(duì)粘層瀝青應(yīng)用種類進(jìn)行了分析，根據(jù)各種粘層油的高低溫穩(wěn)定性、彈性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性以及粘結(jié)性能，進(jìn)行對(duì)比總結(jié)概述。結(jié)果表明當(dāng)前國內(nèi)公路各面層材料間多用SBS、SBR改性乳化瀝青以及CMK-20陽離子慢裂快凝乳化瀝青作為粘層瀝青材料，其都能保證路面面層間的粘結(jié)強(qiáng)度，但在儲(chǔ)存及造價(jià)上有待改進(jìn)。

黏層瀝青；改性瀝青；瀝青乳化劑；

近年來我國交通事業(yè)迅猛發(fā)展，公路路面間的粘層瀝青性能也引起有關(guān)部門的高度重視。粘層瀝青材料是保證各面層瀝青整體穩(wěn)定性的必備材料，從開始的陰離子瀝青材料到現(xiàn)在普遍使用的陽離子瀝青材料，從普通瀝青到乳化瀝青，從基質(zhì)瀝青到改性瀝青，經(jīng)歷長久的演變和適用后，根據(jù)路面基層結(jié)構(gòu)的不同采用不同品種的粘層瀝青。隨著公路里程的增加，研究新工藝、采用粘層瀝青材料是正確的科研方向。

1瀝青材料的發(fā)展

瀝青材料最初以陰離子材料使用的較多，效果相比現(xiàn)在所用材料各方面性能有較大差距，自1978年我國才由交通部組織成立了“陽離子乳化瀝青及其路用性能研究”課題協(xié)作組，其繼承陰離子的優(yōu)點(diǎn)，摒棄其缺點(diǎn)，由此開啟我國陽離子瀝青時(shí)代。伴隨著國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，原有的瀝青性能已不能滿足當(dāng)下技術(shù)指標(biāo)需求，出現(xiàn)了添加乳化劑以及改性劑的乳化瀝青以及改性瀝青。伴隨著國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的成熟與發(fā)展，當(dāng)下使用較多的是摻加天然或人工無機(jī)有機(jī)材料的改性瀝青，其改善以及提升了瀝青的各方面的路面性能。

當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的是以SBS、SIS、SE、BS為主的熱塑性橡膠類改性瀝青，以SBR、CR、EPDM為主的橡膠類改性瀝青以及以PE、EVA、PVC為主的熱塑性樹脂類改性瀝青。就粘層瀝青以SBR改性乳化瀝青、SBS改性瀝青、SBS改性乳化瀝青、CMK-20陽離子慢裂乳化瀝青以及CMK-20陽離子快凝乳化瀝青為主。

2 國內(nèi)粘層瀝青材料的研究及發(fā)展

2.1 關(guān)于 SBR改性乳化瀝青的研究

SBR作為高分子聚合物，它和特殊復(fù)臺(tái)材料在瀝青之中相互交織形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，限制了瀝青的膠束自由度，SBR改性乳化瀝青具有低粘連性，在車載作用下又不會(huì)影響其對(duì)各面層間的粘結(jié)效果。因此SBR復(fù)合改性乳化瀝青是一種相對(duì)較好的層間粘結(jié)材料。SBR改性乳化瀝青較之其他瀝青材料的優(yōu)點(diǎn)可以通過路面力學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)檢測(cè)證明，根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究這幾種瀝青材料在不同的路面結(jié)構(gòu)層組合中，SBR的層間連接使得路面的結(jié)構(gòu)承載力明顯增大，最高可以達(dá)到30%的差別，大大提高了路面的承載力。

2.2 關(guān)于 SBS改性瀝青的研究

SBS改性瀝青相比較于基質(zhì)瀝青作為粘層油有顯著的優(yōu)良彈性性能，變形時(shí)自我恢復(fù)的性能和開裂時(shí)自我愈合的性能，這些使其成為當(dāng)前中國最普遍使用的道路瀝青改性劑。SBS改性瀝青由基質(zhì)瀝青和改性劑SBS復(fù)合而成，SBS即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，屬于熱塑性彈性體，具有較好的變形能力，在高溫下，也能保持一定的穩(wěn)定性。這是由SBS具有與其他材料不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的。

國內(nèi)外關(guān)于SBS改性瀝青的老化研究分析，可以得出SBS改性瀝青粘層具有更高的高溫穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性，在夏季以及冬季高壓情況下能夠有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度保證瀝青路面層間粘結(jié)的整體穩(wěn)定性。相比基質(zhì)瀝青也具有更好的抗水損害侵蝕性能，這是由于添加了可以降低濕度敏感性的改性劑。改性瀝青也有優(yōu)良的彈性與抗蠕變性，提高了瀝青路面層之間的平整度，使路面不易發(fā)生永久的車轍變形[1]。國內(nèi)外的學(xué)者也采用了動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)來研究老化改性瀝青的流變性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知瀝青老化后變軟，具有高的流動(dòng)性，改性劑分子結(jié)構(gòu)鏈斷裂重組，改性瀝青的高溫穩(wěn)定性也被大大降低[2]。

2.3 關(guān)于 SBS改性乳化瀝青的研究

SBS改性乳化瀝青有在SBS膠乳中直接加乳化瀝青的，也有用SBS改性劑直接制作，最后用乳化劑乳化得到的。其差別在于乳化過程的先后，在乳膠中加改性瀝青的比較方便，但是造價(jià)相對(duì)較高，而改性后再進(jìn)行乳化的SBS改性瀝青制作相對(duì)沒有那么方便，但是其各方面的性能指標(biāo)都較好，具有較高的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，不會(huì)隨著時(shí)間的推移而影響其使用性能。因此，通常我們先制作SBS改性瀝青，最后加入乳化劑[3]。

由于SBS改性乳化瀝青的改性劑具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，這也使得SBS改性乳化瀝青同時(shí)具有強(qiáng)的抗高溫流動(dòng)性、較好的低溫延展性、較高的抗水損害性以及較高的抗變形性。盡管如此，SBS改性乳化瀝青也存在老化問題，只是因?yàn)槠淠z乳劑的存在使得其老化后各項(xiàng)性能指標(biāo)較SBS改性瀝青的影響程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)有所減緩。從SBS改性乳化瀝青老化后的紅外光譜圖和凝膠色譜圖可知，由于乳化劑的存在其基質(zhì)瀝青和改性劑并未發(fā)生了分子裂解，分子結(jié)構(gòu)沒有破壞，保證了其儲(chǔ)存穩(wěn)定性能。

2.4 關(guān)于 CMK-20陽離子慢裂快凝乳化瀝青的研究

CMK-20慢裂快凝陽離子瀝青乳化劑具有很好的可適性。當(dāng)面層各層結(jié)構(gòu)材料中有石料的時(shí)候，CMK-20慢裂快凝陽離子瀝青能充分發(fā)揮其較強(qiáng)的粘附性，而且其造價(jià)相對(duì)于其他的改性乳化瀝青要低。在這里要特別注意的是粘層油應(yīng)采用和各面層瀝青混合料所使用的標(biāo)號(hào)相同的基質(zhì)瀝青進(jìn)行乳化，同時(shí)也要考慮氣溫、雨水的作用和影響[4]。使用該乳化瀝青作為粘層油實(shí)際路段性能指標(biāo)要較其他路段好，從實(shí)際案例可以看出在該范圍內(nèi)很少出現(xiàn)病害面層，養(yǎng)護(hù)時(shí)可以實(shí)施微表面處養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而對(duì)微表處施工工藝進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

綜上所述，CMK-20陽離子慢裂快凝瀝青乳化劑作為粘層油具有如下優(yōu)勢(shì)：較高的高溫穩(wěn)定性，能夠避免出現(xiàn)泛油現(xiàn)象；路面表面層之間斷裂的現(xiàn)象比較少見，這是因?yàn)槿榛瘎┞访姹砻鎸又g完全形成整體；經(jīng)過車輛荷載碾壓后，路面脫空現(xiàn)象很少出現(xiàn)；而且CMK-20陽離子慢裂快凝瀝青乳化劑的造價(jià)也相對(duì)較低。

3 粘層瀝青所面臨的問題以及發(fā)展空間

SBR改性乳化瀝青生產(chǎn)工藝簡單，但儲(chǔ)存穩(wěn)定性差（外摻膠乳），只能現(xiàn)摻現(xiàn)用，不能儲(chǔ)存過久，成本也相對(duì)較高[6]。我們可以就成本控制以及儲(chǔ)存穩(wěn)定方面進(jìn)行改進(jìn)，SBS改性瀝青的組成成分有基質(zhì)瀝青以及改性劑，改性瀝青老化過程中其改性劑成分也起到協(xié)同作用，在未老化前其因?yàn)楦男詣┯休^好的低溫延展性，在老化過程中改性瀝青的改性劑被分解，所以老化的改性瀝青的低溫延度降低了很多，拉力也減小，SBS改性瀝青的分子結(jié)構(gòu)斷裂由此影響其化學(xué)性能，其儲(chǔ)存性能也相對(duì)較差，我們可也從其儲(chǔ)存性能方面加以改進(jìn)。

4 結(jié)束語

瀝青材料學(xué)科發(fā)展較快，SBR改性乳化瀝青能滿足路面各面層間的技術(shù)性能要求，它的制作工藝比較簡單，但是其成本比較高，SBS改性瀝青也能滿足其要求，只是其隨著時(shí)間的推移老化，其高溫穩(wěn)定性大大的降低，改性劑結(jié)構(gòu)受到破壞，SBS改性乳化瀝青具有較高的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，其成本較SBR改性乳化瀝青也大大降低，是使用比較廣泛的一種粘層油，CMK-20慢裂快凝陽離子瀝青乳化劑具有很好的可適性，能夠適用于不同面層材料間的粘結(jié)。這些材料都在現(xiàn)有科研水平上我國國內(nèi)使用比較廣泛的粘層油材料，都能滿足路面粘層基本的粘連性能要求，在儲(chǔ)存穩(wěn)定性，成本，材料穩(wěn)定性上有一定的差異，但是在整體的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性、抗變形能力、粘結(jié)強(qiáng)度以及彈性方面差異不是太大，符合現(xiàn)在主流的粘層油市場要求。

[1]沈金安.改性瀝青與SMA路面 [M].北京: 人民交通出版社, 2009.

[2]關(guān)長祿, 呂得保, 陶志政, 等.瀝青路面用改性礦料技術(shù)[M].北京: 人民交通出版社, 2013.

[3]楊林江.改性瀝青及其乳化技術(shù)[M].北京: 人民交通出版社, 2005.

[4]楊軍.聚合物改性瀝青[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.

[5]李平．SBS改性瀝青老化性能及儲(chǔ)存穩(wěn)定性研究[D]．長安大學(xué)，2005

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1007-6344（2016）09-0040-01