排水瀝青路面高黏改性劑的研究及應用

馬嘉琛，何銳，況棟梁

(長安大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710064)

process

隨著我國道路建設的不斷發(fā)展，人們對道路的性能要求不斷提升，為了貫徹落實國家對“海綿城市”項目的建設，路面排水系統(tǒng)越來越受到人們的重視，路面排水系統(tǒng)在當代施工改建中運用新型的結構方式，采用大空隙瀝青混合料作為表層，將雨水透入到排水功能層，并通過層內(nèi)將降雨橫向排出，從而除去了帶來諸多行車不利作用的路表水膜，能夠顯著提高雨天行車的安全性及舒適性；另外，由于排水瀝青路面的多孔隙特征可以顯著降低交通噪音，也經(jīng)常被稱為低噪音瀝青路面，在國外一些歐美發(fā)達國家早已經(jīng)形成了較為成熟的技術[1]。但排水瀝青混合料由于空隙較大，易受外界環(huán)境水諸多不利因素的影響，從而導致瀝青發(fā)生老化，進而產(chǎn)生剝落。且存在高溫變形抗力差、耐水性差、易開裂等一系列問題。由于這些問題，排水瀝青路面對瀝青各項性能指標有著更高的要求。綜上所述，排水路面的核心技術就是改性瀝青的制備，其路用的改性瀝青必須具有高黏、高彈特性，其60 ℃動力黏度達到20 000 Pa·s以上[2]，才能使得制成的瀝青混合料具有較好的耐久性和結構強度[3]。

基于高黏度改性瀝青在排水路面的重要性并結合國內(nèi)外排水路面應用的經(jīng)驗，以及國內(nèi)外研究的不同高黏改性劑的基礎上，本文重點介紹了不同高黏改性瀝青的制備工藝和改性機理以及高黏改性瀝青性能優(yōu)缺點。并展望了排水路面以及不同類高黏改性劑的研究趨勢。

1 高黏改性瀝青的類型

高黏改性瀝青類型主要分為熱塑性彈性體改性瀝青、橡膠改性瀝青、纖維改性瀝青、納米類材料改性瀝青以及多種高黏改性劑制備的復合改性瀝青。

熱塑性彈性體具有高強度、柔韌、高彈性、多用途的性能。同時兼具橡膠和樹脂的優(yōu)點，主要代表產(chǎn)品為SBS、TPS、SIS和SEBS等。SBS具有兩相形態(tài)，由玻璃狀微區(qū)組成，該玻璃狀微區(qū)由連接到橡膠聚丁二烯(PB)片段的聚苯乙烯(PS)制成；因此，SBS表現(xiàn)出交聯(lián)的彈性體網(wǎng)絡行為，通過SBS改性瀝青，有效改善了瀝青的高溫抗車轍性和溫度敏感性以及其低溫柔韌性[4]。SBS改良性瀝青熱穩(wěn)定性優(yōu)良，耐高溫不流淌、低溫不脆裂，具有良好的機械性能和耐老化性能，所以被廣泛地應用到城鄉(xiāng)路面改建工程中。Yang[5]為了提高粒狀橡膠瀝青路面的耐久性，在橡膠瀝青中加入不同量的TPS改性劑，進行水煮、浸水馬歇爾等室內(nèi)實驗，并通過與SBS改性劑以及基質瀝青的對照實驗，發(fā)現(xiàn)加入TPS改性劑后，瀝青混合料的抗車轍性、水穩(wěn)定性以及耐久性得到較為顯著的提升。Xiong等[6]通過研究高黏改性瀝青TPS的高低溫性能以及流變性，研究表明TPS的加入可以大幅提高基質瀝青的黏度以及粘彈性。通過馬歇爾實驗、凍融劈裂實驗和動穩(wěn)定度實驗測試了TPS改性瀝青的瀝青混合料，結果表明，TPS瀝青混合料具有優(yōu)異的高溫性能、水穩(wěn)定性以及抗車轍能力；Wu[7]研究了高黏橡膠、SBS改性瀝青與纖維和脫油瀝青復合改性的增強機理。進行軟化點和黏度測試以表征纖維改性瀝青的路用性能。用掃描電鏡(SEM)觀察了纖維的微觀結構，結果表明通過摻入不同改性劑進行復合改性可以形成相比摻入單一改性劑更牢固的空間網(wǎng)絡結構以及具有更高的黏度，從而更好的粘結瀝青和骨料，有效地提高了瀝青混合料的韌性。

為了有效地解決廢舊輪胎過多而導致的環(huán)境污染問題，國內(nèi)外不少研究人員將廢舊輪胎磨碎摻入到基質瀝青中對瀝青進行改性，這一措施不僅提高了路面的高低溫性能以及抗老化性，而且一定程度解決了廢品的回收再利用。與SBS等改性劑相比，廢舊膠粉對基質瀝青高溫性能以及黏度的提升貢獻不明顯。為了進一步改善橡膠改性瀝青的路用性能，往往會加入其他改性劑對基質瀝青進行復合改性。Lin[8]使用SBS與廢舊膠粉進行復合改性制備高黏瀝青，研究了復合改性劑的摻入對基質瀝青路用性能的影響。結果表明，復合改性瀝青的針入度、軟化點以及黏度隨著改性劑的增加而增加，而延度隨著復合改性劑的增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，這表明當改性劑達到一定量時，對瀝青的低溫性能會造成一定的負面影響；Wang[9]利用廢舊輪胎中的粒狀橡膠作為一種環(huán)保且可持續(xù)發(fā)展的添加劑，以增強瀝青路面用瀝青粘合劑的高溫和低溫流變性。結果表明，膠粉的摻入對基質瀝青的高溫性能和流變性具有較為明顯的影響，通過DSR實驗發(fā)現(xiàn)摻入膠粉可以顯著提高基質的粘合力和抗壓能力。

纖維材料可以改變基質瀝青的附著能力、堅韌程度和擴張力[10]，然而在實際應用過程中，纖維材料由于多數(shù)呈棉絮狀，易于結團，因此在基質瀝青中往往分布不均勻，從而影響改性效果[11]，因此在纖維改性瀝青的過程中，首要解決的是纖維在改性瀝青中的均勻分布問題。另外，纖維的加入不足以明顯提高基質瀝青的黏度達到高黏瀝青標準，因此往往也需要摻入其他改性劑對基質瀝青進行復合改性。李立頂[12]使用硅藻土和玄武巖纖維研究新型材料，對機制瀝青在施工中存在的各種弊端的影響力研究新型材料，對機制瀝青在施工過程中存在的問題是否具備改良性能做(DSR)實驗，進一步分析了通過玄武巖纖維和硅藻土復合改性后瀝青的高低溫性能、流變性以及疲勞性有何變化，研究表明玄武巖纖維和硅藻土的摻入明顯提升了復合改性瀝青的高溫性能和60 ℃黏度。硅藻土、玄武巖纖維和兩者之間的相互作用對車轍因子、疲勞因子、玻璃態(tài)復數(shù)剪切模量(Gg*)以及流變指標(RG)等實驗結果均產(chǎn)生較為顯著性影響；Ye[13]以纖維素纖維、聚酯纖維和礦物纖維為改性劑，采用Superpave簡易性能試驗機(SPT)進行了動態(tài)模量實驗，測定了不同溫度和頻率下瀝青混合料的動態(tài)模量和相位角。通過間接拉伸疲勞實驗(ITFT)測試了不同應力比下復合改性瀝青混合料的疲勞性能。實驗結果表明，不同應力比下的瀝青混合料具有不同的動態(tài)模量和相位角。同時，纖維材料的摻入會使瀝青混合料的柔韌性提高，剛度降低，而改性瀝青的粘彈性也會發(fā)生明顯變化。

單一納米材料能夠在一特定條件下，提升基質瀝青的使用功能，尤其能明顯地提高其附著力和實用性能。研究人員通過采用多種納米材料對瀝青進行復合改性。Mohammad[14]采用掃描電鏡(SEM)研究了納米碳纖維(CNF)改性瀝青和溫拌瀝青(HMA)混合料的微觀結構。用摻量為1.5%的CNF對基質瀝青進行改性，配制了不同CNF含量的溫拌瀝青并與集料混合制備瀝青混合料，并在SEM下對瀝集料的表面進行了觀察，分析了CNF改性對基質瀝青和HMA混合料改性機理。結果表明，CNF不僅具有較好的粘結性能，而且具有較高的分散性，在粘結劑中分布較為均勻。集料表面形貌還表明，CNF在微觀/納米尺度上表現(xiàn)出裂紋，這可能增加了CNF重復交通荷載作用下的抗裂能力；陳憲宏等[15]在SBR乳化瀝青中摻入納米SiO2制備乳化瀝青，對其蒸發(fā)殘留物進行差示掃描量熱法分析(DSC)，研究表明，納米SiO2能顯著改善乳化瀝青的高溫性能和儲存穩(wěn)定性，這主要是由于納米SiO2與SBR形成了交聯(lián)網(wǎng)狀結構并且SBR發(fā)生了一定程度的溶脹；Jahromi等[16]研究了長鏈碳氫化合物和季銨鹽有機化的納米蒙脫土改性瀝青的流變性以及黏溫曲線，發(fā)現(xiàn)改性瀝青的黏度和新型材料改性劑的摻加比例成正比，并改善了瀝青的耐高能力和抗變形能力，其軟化點和抗老化性提高。

2 高黏改性瀝青制備工藝

瀝青鋪設施工過程中，溫度和機械設備的噸位都有相關的指標要求，基層施工處理不好，就會直接影響整個施工質量[17]。施工過程中，瀝青混合物間隙率越大，透水性越大，瀝青有著別的物質不同的物理特征和化學性質，容易受到溫度的影響，所以溫差在一定程度上影響著瀝青路面的施工質量，本文對不同類型的高黏改性瀝青及其改性工藝進行詳細介紹。

2.1 熱塑性彈性體高黏改性瀝青制備工藝

熱塑性彈性體類高黏改性瀝青在生產(chǎn)方式包括攪拌法、膠體磨法和高速剪切法。目前國內(nèi)外高速剪切法的運用最為常見，加工過程為溶脹階段、磨細分散階段、發(fā)育階段。每個階段對于加工溫度和加工時間的控制是整個制備工藝的關鍵。溶脹溫度等都具有嚴格的控溫標準，加工時間應以現(xiàn)場加工設備及加工質量控制而做出相應的調整[18]。

TPS改性瀝青的制備方法主要是干法和濕法。在實際施工中，TPS改性劑是直接將其摻入到攪拌器中，經(jīng)過一系列機械攪拌使其溶解在基質瀝青中，對基質瀝青中的組分進行吸附從而改變?yōu)r青的路用性能，由于這種拌和方式不需要提前制備好改性瀝青，因此施工較為方便快捷，且能夠即用即拌，同時不需要考慮改性劑的離析和拌和不均等問題，是一種簡單快捷、較為先進的改性瀝青制備工藝。

相較TPS改性瀝青，由于SBS改性劑的分子量、化學結構以及密度與基質瀝青具有較大差異，根據(jù)相似相容原理可知SBS與基質瀝青的相容性較差，很難直接拌和，過于簡單的機械攪拌不能使其完全溶解且均勻分布于基質瀝青中[19]，因此，在制備SBS改性瀝青的同時需要摻入一定量的相容劑和穩(wěn)定劑來改善多向混溶體系的相容性以及穩(wěn)定性[20]。同時需借助高速剪切儀進行高速剪切。國內(nèi)通常采用機械式共混法生產(chǎn)SBS改性瀝青，經(jīng)過瀝青脫水、相混反應、干燥、浸涂、風冷、隔離膜倒向平整雙面復合成型、輕滾壓定型、循環(huán)介質冷卻、卷材面自然干燥、計量包裝，再送到各個施工現(xiàn)場進行施工儲備[21]。張爭奇[22]采用聚氨酯(PU)與SBS對基質瀝青進行復合改性，研發(fā)出一種新型的SBS-PU高黏高彈瀝青，同時結合灰色關聯(lián)熵分析摻量對瀝青性能影響規(guī)律，確定了制備其復合改性瀝青工藝關鍵參數(shù)。優(yōu)化過后的改性工藝見圖1，優(yōu)化后的工藝參數(shù)為：剪切溫度170 ℃，剪切速率 4 000 r/min，剪切時間50 min，發(fā)育時間60 min。

圖1 優(yōu)化后的SBS-PU復合改性瀝青制備工藝[22] Fig.1 Optimized process of SBS-PU modified asphalt

2.2 橡膠類高黏改性瀝青制備工藝

關于膠粉改性瀝青的生產(chǎn)工序，國內(nèi)外有很多的科研項目取得了一定的成果，新型瀝青改性劑的生產(chǎn)流程，絕大部分運用濕法，即將廢舊膠粉、基質瀝青、相容劑和穩(wěn)定劑摻雜在一起，在高溫條件下通過長時間高速剪切制備完成后，通過運輸流程在現(xiàn)場進行與集料進行拌和制備瀝青混合料。美國大部分學者認為，橡膠改性瀝青的濕法生產(chǎn)工藝是指在工廠或施工現(xiàn)場將改性劑與基質瀝青預混制得成品改性瀝青，而后與集料拌合后使用，是目前常用的改性瀝青生產(chǎn)工藝。TB工藝則是指通過實現(xiàn)對膠粉的脫硫，使得膠粉和瀝青的共混體系相似相容。另外，TB工藝中膠粉摻量較小，一般不大于10%，因此很難達到高黏改性瀝青的粘度要求。Liu[23]依據(jù)ASTM08—88的規(guī)范要求，認為TB工藝不應該歸納于濕法工藝，按照這種說法，膠粉改性瀝青的生產(chǎn)工藝理應分為三類，即濕法、干法以及TB工藝。

有關膠粉改性瀝青工廠化的研究方面，黃志誠[24]采用機械應力剪斷膠粉內(nèi)部的交聯(lián)鍵，以此來改善膠粉與瀝青之間的相容性，通過一系列改性加工以后，再摻入硅烷偶聯(lián)劑使得膠粉產(chǎn)生二次交聯(lián)，提高改性瀝青的路用性能。孟旭等[25]在膠粉中混合較少比例的廢舊原料和少量的其他材質與瀝青充分攪拌，通過190 ℃高溫剪切以及塑壓成型，制備復合改性瀝青，這種工藝制備的復合改性瀝青具有較好的儲存穩(wěn)定性，不易發(fā)生離析、分層這些情況。

膠粉高黏改性瀝青制備工藝還有一個關鍵問題在于其高溫黏度較大，一方面增加了施工的難度，另一方面造成了環(huán)境的污染，產(chǎn)生了沒必要的浪費。因此，通過溫拌技術，在改性瀝青中加入少量的溫拌劑如Sasobit、APTL等，來降低膠粉改性瀝青高溫時的黏度，從而降低瀝青混合料的拌合以及壓實溫度，進一步來改善瀝青混合料的施工和易性。同時能夠明顯改善改性瀝青混合料的路用性能。因此，可以采用一定的方法對廢膠粉改性瀝青體系進行活化改性，增強膠粉和瀝青之間的界面黏結性，改善廢膠粉改性瀝青體系的靜態(tài)和動態(tài)性能，制得儲存穩(wěn)定性好，且性能優(yōu)良的廢膠粉改性瀝青。

2.3 纖維類與納米類高黏改性瀝青生產(chǎn)工藝

纖維在改性瀝青中的作用主要是增韌加筋作用[26]，因此在制備纖維改性瀝青時，如何保證纖維在瀝青中的均勻分散，是整個生產(chǎn)工藝重點需要解決的問題，纖維改性瀝青工藝對比其他瀝青不同在于需要先將瀝青和纖維混合一段時間后放入烘箱中加熱至一定溫度，再置于機械攪拌器中攪拌，攪拌器中設置好一定轉速值，攪拌一段時間，此過程中要持續(xù)加熱，再使用高速剪切機剪切使得纖維均勻分布在基質瀝青中。

納米類改性瀝青的生產(chǎn)工藝主要有機械攪拌法、高速剪切法、插層法和濕化學沉淀法[27]，其中機械攪拌法和高速剪切法和其他改性瀝青相似。因此，重點介紹插層法和濕化學法制備納米類改性瀝青，插層法制備納米類改性瀝青的關鍵在于配制納米材料懸浮液，然后將其放在水浴箱中加熱至70～90 ℃，最后在溶液中摻入插層液，再進行恒溫攪拌，轉速不宜過快，放入120 ℃烘箱進行烘干，即可得到納米材料。將制備好的納米材料加入基質瀝青后，高速攪拌一段時間以后，最后再放入烘箱中發(fā)育片刻；濕化學沉淀法制備改性瀝青同樣需要先制備納米材料的液體，再加入表面活性劑再以玻璃棒加以攪拌使其均勻分布并包裹住溶液中的納米材料顆粒。最后，將制備好的納米材料液體摻加在基質瀝青中，充分攪拌60～90 min直到納米材料均勻分布在基質瀝青中，即可制成納米改性瀝青，而對于納米材料高黏改性瀝青的制備，一般需要對瀝青進行復合改性使瀝青的60 ℃動力黏度達到高黏瀝青的指標。因此，在制備納米高黏改性瀝青時，需要對改性瀝青的高低溫黏度進行控制。

3 不同類型高黏改性瀝青改性機理

目前很多學者通過微觀的研究方法探討改性瀝青的機質和原理，通過分析機制，瀝青和SBS改性劑的組成結構特點得出了不同狀態(tài)下SBS改性瀝青與基質瀝青相互作用機理，通過針入度、軟化點、延度等常規(guī)試驗，分析了基質瀝青SBS改性劑類型與用量對SBS改性瀝青的溫度敏感度，高、低溫特性及老化特性的影響。主要運用膠凝色譜等實驗方式。鑒于改性瀝青的性能主要是由各基質之間產(chǎn)生的物理反應和化學反應相互制約決定的，不同類高黏改性劑的改性機理也有不同之處。

3.1 熱塑性彈性體類高黏改性瀝青改性機理

3.1.1 TPS改性瀝青改性機理 TPS相比于SBS改性瀝青，老化前后TPS改性瀝青改性周期的高低溫性能優(yōu)異、溫度敏感性更小、抗核載能力強、受短期老化作用影響較小。TPS改性過程以物理改性為主，存在微弱化學作用，短期老化作用是TPS改性瀝青出現(xiàn)氧化反應及其他化學反應，TPS改性瀝青混合料與基質瀝青混合料，通過不同實驗進行對比分析得出，TPS對瀝青混合料的高低溫變形性能的積極影響存在最佳摻量。借鑒已有的排水瀝青混合料及配以范圍，采用析漏飛散實驗相結合，確定最佳瀝青用量，使混合瀝青高溫抗變型能力變強，水穩(wěn)定性良好，低溫進度模量小，同時具有很好的耐老化性和排水性。均勻的分布到基質瀝青中從而形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構且與瀝青相互貫穿，呈現(xiàn)出相對穩(wěn)定狀態(tài)，另外，網(wǎng)狀結構也會對瀝青的流變性產(chǎn)生阻尼作用，從而進一步提高瀝青的黏度[28]。

3.1.2 SBS復合高黏改性瀝青改性機理 SBS改性劑可以提高瀝青的防水功能和抗老化性能，增強其穩(wěn)定性，防止施工面斷裂，是較為常見的施工改良材料，是常用的瀝青改性劑之一。在SBS改性瀝青過程中，隨著溫度的升高，SBS會吸收基質瀝青中的輕質組分同時產(chǎn)生溶脹反應，使瀝青中的重組分含量發(fā)生明顯變化，以改變?yōu)r青中輕重組分摻量的變化使得瀝青的路用性能得到提高。Zhang[29]研究發(fā)現(xiàn)摻入少量SBS試劑，可以提高瀝青的粘合度?？紤]到SBS高昂的價格以及當摻量達到一定時對改性瀝青黏度的提升效果不明顯，因此在實際的施工過程中大多采取SBS與其他聚合物復合改性來提高改性瀝青的路用性能以及降低施工成本，而常用來與SBS改性劑制備復合高黏改性瀝青的改性劑有膠粉、多聚磷酸、聚乙烯等聚合物。

關于SBS與其他改性劑制備高黏復合改性瀝青機理的探索，國內(nèi)外學者也有了較多的研究。徐文遠等[30]利用紅外光譜實驗(FTIR)對比分析了加入硅粉和SBS進行混合改良實驗前后，研究出混合材質的改良原理和性能，研究結果表明，該 FTIR 圖譜中發(fā)現(xiàn)重組后的混合材質并未出現(xiàn)新型物質結構，說明復合改性過程是一個物理混溶的過程；李麗平等[31]認為多聚磷酸對SBS改性瀝青的改性機理是由于多聚磷酸能夠與SBS形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構，多聚磷酸與基質瀝青膠質組分中的亞砜基發(fā)生了一系列酯化反應，從而增加了SBS在瀝青中的交聯(lián)作用。何銳等[32]使用SBS、膠粉與其他材質進行充分混合后，由于結晶度顯著，細胞結構重組堆積[33]，而SBS擁有高分子狀態(tài)，兩者在高溫作用下產(chǎn)生物理反應，重組成新的主體，形成網(wǎng)狀形態(tài)，SBS與HDPE共同提供了良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，膠粉由于含有大量抗老化劑從而提高了改性瀝青的抗老化性，而聚乙烯具有較好的高彈性，增加了瀝青抗壓的性能，回彈效果較好。改性瀝青轉變形態(tài)后，形成的介質也發(fā)生了改變，性能更加符合施工要求。

3.2 橡膠類高黏改性瀝青改性機理

膠粉對瀝青進行改性的機理與其他聚合物改性劑的機理有一定的不同之處，膠粉自身很難溶解在瀝青中，因此容易產(chǎn)生結團、分布不均等現(xiàn)象。當前很多學者研究表明，廢棄的膠粉和瀝青充分融合，得到的物質相互反應發(fā)生溶脹，Abdelranman[34]在研究中指出：由于膠粉吸收了瀝青中的輕質組分，從而提高了膠粉的油脂成分，增加了膠粉的表面融合度，改變了混合物的性能，使得膠粉與基質瀝青相互反應，分子產(chǎn)生相對碰撞現(xiàn)象加劇，從而使得膠粉與瀝青共混體系的附著力顯著提高，也有的專家學者認為，這一實驗過程不屬于化學反應，而是處于高溫條件下，膠粉顆粒與瀝青油分發(fā)生溶脹形成類似膠體的物理變化[35]。圖2通過熒光顯微鏡對膠粉改性瀝青進行觀察，顯示出不同摻量膠粉在瀝青中的分布情況，當瀝青摻量小時，膠粉在基質瀝青中相對較為分散，未能形成網(wǎng)狀結構；而隨著廢舊橡膠粉的增加，共混體系中膠粉與瀝青逐漸形成了交聯(lián)網(wǎng)狀結構，瀝青中分子間作用力增加，從而使橡膠改性瀝青的路用性能提升。

另一種說法則是，在不同溫度區(qū)間下，膠粉與瀝青產(chǎn)生不同的改性機理，Bahia[36]認為在較低溫度下即160～180 ℃區(qū)間內(nèi)，溶脹作用是膠粉改性瀝青發(fā)生的主要反應，而在高溫下即200 ℃以上，膠粉的脫硫降解則是膠粉改性瀝青中發(fā)生的主要反應。楊毅文[37]研究了膠粉脫硫以及產(chǎn)生溶脹的機理，發(fā)現(xiàn)在高溫及高速機械剪切的過程中，膠粉中的交聯(lián)網(wǎng)狀結構發(fā)生破壞，雙硫鍵交聯(lián)點也產(chǎn)生斷裂，使得膠粉從高彈態(tài)轉變成玻璃態(tài)，因此，當溫度達到一定時，瀝青中的芳香分和飽和分可以進入到完成脫硫過程的膠粉顆粒中，從而使膠粉發(fā)生溶脹以及降解[38]。

a.10%摻量膠粉改性瀝青b.20%摻量膠粉改性瀝青圖2 不同摻量膠粉改性瀝青Fig.2 Modified asphalt with differentamounts of rubber powder

3.3 纖維和納米類高黏改性瀝青改性機理

目前，用于瀝青混合料的纖維材料主要有聚合物纖維、木質素纖維及礦物纖維等，其中木質素纖維的應用最為成熟[39]。排水性路面由于自身較大的空隙率，要求瀝青膠結料應具有相對較大的黏度以及黏附性。纖維材料對瀝青的改性機理主要是由于當纖維摻入到基質瀝青中后，在瀝青中起到增韌以及加筋的作用，從而提高了基質瀝青路用性能。另外，當纖維改性瀝青與集料相結合制成瀝青混合料后，可吸附混合料中大量的自由瀝青，增加了“結構瀝青”的比例，從而提高了瀝青混合料的耐久性和穩(wěn)定性以及路面的抗形變能力。

而對于納米改性瀝青來說，由于納米材料具有比表面積大、表面自由能高且原子表面的活性較高，可以較好地與瀝青相結合，因此可以顯著增強改性瀝青的黏結力，與此同時，介質的分子表面比例在實驗體的比例相對較大，所以表面的原子增多，分布不夠均勻，加上外力作用時產(chǎn)生化學反應發(fā)生斷層，經(jīng)過斷層的介質重組，形成更加穩(wěn)定的形態(tài)結構，是一種化學作用，根據(jù)實驗的效果得出，其作用并不夠明顯。與單晶材料相比，納米材料具有較高的延展性。用納米材料來改性瀝青可以使基質瀝青的路用性能以及力學性能得到較為顯著的提升，同時可以在較低的溫度與瀝青進行均勻且有效的拌和。而不同改性瀝青品種的性能不盡相同，應根據(jù)使用條件選擇相應的改性瀝青類型，大多數(shù)學者認為SBR的加入，可使瀝青高低溫性能得以改善，尤其在提高低溫延度方面效果突出，具體采用何種改性劑，應根據(jù)氣候條件，以往路面損害情況和作用特點，現(xiàn)場施工條件經(jīng)過技術核定綜合確定。鑒于SBS改性瀝青是目前改性瀝青市場上最主要的類型之一，對SBS改性瀝青的研究也成為目前國內(nèi)外研究的重點。但這并不等于SBS改性瀝青技術已趨于成熟，目前仍存在尚需解決的難題，當前SBS改性劑加工工藝與性能相關的性能評價方法和對策都有待改善，雖然混合后的實驗評價結果良好，但實際使用效果并不完全盡人意，改性瀝青的基質瀝青沒有發(fā)生顯著的效果，與基質瀝青相比，改性瀝青的次衍射峰角度也沒有發(fā)生較大偏移，只是強度發(fā)生了改變，而衍射圖譜中出現(xiàn)兩個新的衍射角，說明生成了新物質，這就說明納米材料與瀝青間存在化學作用，但這種作用的影響并不強烈。這些現(xiàn)象表明，納米材料改性瀝青的改性過程，既存在著簡單的物理變化也存在著化學變化，主要以物理改性為主。

4 高黏改性瀝青存在問題

4.1 高黏改性瀝青的摻量問題

高黏改性瀝青已成為當前路面施工的重要基質之一，對排水性路面的路用性能影響十分顯著，對于抗老化程度、抗變形能力、抗斷裂性能，具有顯著的效果，但在實際施工中，還存在一些問題和弊端，對于改性瀝青關鍵技術以及其性能評價和作用機理等方面的研究，還需要進一步深入的研究。

控制好改性劑的摻量比例，一直是高黏改性瀝青制備的核心問題之一，對于TPS以及SBS改性瀝青而言，過小的摻量可能導致路面性能不能達標，過大可能導致瀝青的性能下降或提升不夠明顯，同時導致施工成本相對提高，造成人力物力的損耗。因此，精準的混合劑摻量成為新型改性劑材料在實際應用過程中的關鍵。對于膠粉改性瀝青來說，橡膠粉的最佳摻量也是常見問題，劉薇等[40]研究發(fā)現(xiàn)，當橡膠粉摻量比例太大時會發(fā)生材質聚集，膠粉形成的交聯(lián)網(wǎng)狀結構也會相應出現(xiàn)衰減的現(xiàn)象，而過多的膠粉導致改性瀝青高溫黏度過大，從而影響到道路施工的和易性，所以，控制橡膠粉的最佳摻量也是一個關鍵的技術問題。

4.2 高黏改性瀝青的離析及儲存穩(wěn)定性問題

對于高黏瀝青材料來說，離析現(xiàn)象是造成質量問題的絕大部分原因，其主要弊端是因為攪拌不均勻、加入的添加劑比例不夠精準以及存放時間超過有效期限導致的[41]。黃衛(wèi)東[42]研究發(fā)現(xiàn)，當改性瀝青加入新型試劑比例不夠科學合理時其結構容易發(fā)生紊亂，就會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，致使改性瀝青的附著力有所下降，抗車轍能力受到嚴重的影響。

另外，由于施工過程中需要對改性瀝青進行密封運輸，高黏改性瀝青的儲存運輸環(huán)境一般為120～200 ℃的密閉儲存罐，決定儲存運輸溫度的因素主要為儲存時間以及運輸距離，而且在施工過程中提高改性瀝青的溫度，也必須在密閉罐中進行相應的升溫。目前有關低氧環(huán)境下影響改性瀝青儲存穩(wěn)定性以及瀝青降解的影響因素的研究成果相對較少。利用現(xiàn)有的標準和規(guī)范對成品改性瀝青性能進行評價，雖然試驗指標可以達到標準，然而在將成品改性瀝青運送到現(xiàn)場時進行再次檢測會發(fā)現(xiàn)存在許多指標不能達標的現(xiàn)象。因此，目前要想使制備好的改性瀝青在運輸途中各個性能不受影響，需要選擇合理的運輸溫度以及適當?shù)姆€(wěn)定劑使改性瀝青的共混體系相對穩(wěn)定，并針對不同類型高黏改性瀝青的儲存溫度做出相應改變。

5 高黏改性瀝青未來展望

(1)由于排水性路面空隙率較大的特點，容易受到外界因素對其的侵蝕，從而縮短了正常路面使用壽命。高黏改性劑不但要提高瀝青混合料的抗車轍性、高低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性，還要改善排水路面的耐久性。因此，單一的改性劑往往不能滿足現(xiàn)有路面的需要，需要選擇多種合適的改性劑對基質瀝青進行復合改性才能使得排水路面的路用性能達到標準。如何研制出多功能性排水路面是新的研究方向。具體思路為選擇適當?shù)脑噭┮牖瘜W基團，與瀝青發(fā)生一系列化學反應，形成相對牢固的化學鍵，從而提高排水性路面的穩(wěn)定性和耐久性。

(2)針對全國不同地區(qū)、不同地域的環(huán)境氣候特點，以及一些高原高海拔特殊地區(qū)排水性路面的所需高黏瀝青的性能指標，研發(fā)出適合不同環(huán)境地域的高黏改性瀝青也是研究人員需要解決的問題。同時，研發(fā)具有尾氣吸收、阻燃、融雪、降解有害氣體等特殊功能的高黏改性劑已成為日后市場的必然需求。另外，為響應國家大政方針，加強全民對環(huán)境保護的重視程度，各個研究機構應大力研發(fā)可再生材料以及合理針對廢棄材料進行回收再利用，并將這些材料作為高黏瀝青改性劑，既節(jié)約了資源，降低了項目成本，也提高了路面的路用性能。

(3)目前，由于國內(nèi)生產(chǎn)優(yōu)質的高黏改性瀝青技術較為落后，高性能的高黏改性劑仍需從國外大量進口，由此造成的較大的項目成本嚴重影響了國內(nèi)排水性路面的推廣和應用。因此，鑒于目前我國在“海綿城市”項目建設方面的迫切需要及排水性路面高黏改性劑使用情況，如何自行研制出國產(chǎn)性能優(yōu)越的高黏改性瀝青，對于未來排水性路面的廣泛應用及推廣至關重要。