排水瀝青路面高黏改性劑的研究及應(yīng)用分析

李佳慶

（1.岳陽市公路橋梁基建總公司，湖南 岳陽 414000；2.岳陽縣岳路供水有限公司，湖南 岳陽 414000）

1 引言

為了促進我國交通行業(yè)的發(fā)展，加強區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)質(zhì)化建設(shè)，我國對公路路面工程的重視程度在不斷提高。在此背景下，為了提高公路路面的排水質(zhì)量，防止雨水堆積引發(fā)一系列的社會問題，在進行道路建設(shè)的時候，需要采用具有大空隙特征的瀝青作為道路材料，將雨水有效地排入地下，減少人們出行的阻礙。但是在長時間的建設(shè)過程中，大空隙瀝青路面的變形開裂等問題也逐漸凸顯，為此需要利用高黏改性劑來提高大空隙瀝青的排水質(zhì)量。

2 常見的高黏改性劑類型

2.1 熱塑性彈性體瀝青改性劑

熱塑性彈性體瀝青改性劑具有高強度、柔韌性較高、彈性較好的特點。同時，還具備橡膠良好的拉伸性以及樹脂的環(huán)保性等特點。其主要代表產(chǎn)品分別為SBS 改性劑、TPS 改性劑。

2.1.1 SBS 改性劑

SBS 改性劑主要是由玻璃狀微區(qū)組成，通過與聚丁二烯進行相連，不斷融合產(chǎn)生出一種聚苯乙烯的物質(zhì)熔煉而成。通過對SBS 改性劑整體的研究可知，SBS 改性劑對瀝青的改性作用是通過物理手段以及化學(xué)手段進行的。物理手段主要是將瀝青中的油組織成分通過高溫膨脹，分化在瀝青當(dāng)中。而化學(xué)手段主要是在基質(zhì)瀝青與SBS 改性劑之間加入其他的添加劑，兩者之間形成化學(xué)反應(yīng)，形成較強的離子鍵，使瀝青的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提升混合料整體的質(zhì)量性。SBS 改性劑具有良好的彈性以及柔韌性，在進行道路鋪設(shè)的時候，可以有效地抵抗瀝青所產(chǎn)生的高溫，提高道路鋪設(shè)的穩(wěn)定性，防止因為過高的溫度路面出現(xiàn)熔化以及開裂的現(xiàn)象。因此，被廣泛地應(yīng)用在高速公路工程建設(shè)中，成為未來我國發(fā)展瀝青道路所需要的主要產(chǎn)品之一[1]。

2.1.2 TPS 改性劑

TPS 改性劑的主要功能就是加強瀝青道路的整體穩(wěn)定性。得益于現(xiàn)代室內(nèi)實驗的發(fā)展，該熱塑瀝青改性劑最終被研制出來。利用TPS 改性劑的低溫性以及流動性，可以加速大空隙瀝青之間的內(nèi)部融合，進而大幅度地提高整體的黏合度。長時間的實踐證明，在鋪設(shè)TPS 改性劑的瀝青混合料后，瀝青道路的高溫承載能力得到提高，能防止因為過高的溫度而產(chǎn)生變形，可廣泛地應(yīng)用于各個城鄉(xiāng)道路中[2]。

2.2 橡膠瀝青改性劑

橡膠瀝青改性劑主要是由天然橡膠、丁苯橡膠以及其他橡膠所組成的。該改性劑的使用背景與我國當(dāng)前廢舊輪胎所引起的環(huán)境污染有關(guān)。為了解決當(dāng)前我國廢氣輪胎過多的問題，很多的研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，將廢棄的輪胎攪碎之后，融入基質(zhì)瀝青當(dāng)中，可對瀝青進行改性。此方法不僅能夠有效地提高基質(zhì)瀝青的耐用性以及高溫性，還能通過減少廢棄輪胎的堆積量，從而減少環(huán)境污染，可謂是一舉兩得。但是從實際的效果來看，廢棄輪胎與基質(zhì)瀝青的整體黏合度不夠強，很難達到質(zhì)量標準。為了進一步提高橡膠瀝青改性劑的質(zhì)量，往往需要加入一些其他的改性劑進行融合。通過長時間的實驗研究可知，基質(zhì)瀝青的黏合度會隨著改性劑質(zhì)量的提高而增強。隨著加入的改性劑越多，黏合度也就隨之提高。但是需要注意的是，改性劑的加入需要控制一定的數(shù)量，不可無節(jié)制地加入改性劑，會導(dǎo)致基質(zhì)瀝青的溫度抗性產(chǎn)生極強的負面影響。目前，最為廣泛使用的是丁苯橡膠改性劑以及氯丁橡膠改性劑。

2.3 纖維材料改性劑

纖維材料改性劑的主要合成原料就是纖維與樹脂。在實際的應(yīng)用過程中，纖維材料改性劑呈現(xiàn)出群體抱團的形式，其主要的特點就是吸附能力較強、堅硬程度較好以及柔韌性較為優(yōu)越。另外，由于其合成原料存在樹脂，能夠減少對環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。但是相對的，由于纖維材料改性劑在實際的使用過程中，呈現(xiàn)抱團扎根的現(xiàn)象，在基質(zhì)瀝青中分布不均勻，很難提高基質(zhì)瀝青的整體質(zhì)量。為此，要想解決相關(guān)黏合度的問題，首要解決的就是纖維材料改性劑分布不均勻的問題。另外，單靠纖維材料改性劑的加入還不足以提高基質(zhì)瀝青的整體黏合度，因此也需要添加一些其他的改性劑進行復(fù)合改性。根據(jù)相關(guān)研究顯示，要想提高纖維材料改性劑的整體黏合度，可以使用玄武巖纖維以及硅藻土等纖維材料，這2 種材料的加入可以有效地提高基質(zhì)瀝青的整體黏合度，增強整體的高溫性能，進而改善基質(zhì)瀝青的整體性質(zhì)[3]。

2.4 納米類材料改性劑

納米類材料改性劑的使用主要得益于納米技術(shù)的不斷發(fā)展。隨著納米技術(shù)的不斷應(yīng)用，研究人員通過使用更多的納米材料，進行反復(fù)的改性實驗，最后在一定的環(huán)境條件下，通過對納米材料改性劑的改良，達到提高基質(zhì)瀝青的整體使用功能的目的。納米類材料改性劑的制作原理，主要是通過掃描電鏡等試驗設(shè)備，將含有納米碳纖維的材料與基質(zhì)瀝青進行混合，對基質(zhì)瀝青進行反復(fù)改性實驗。通過研究表明，加強對復(fù)合非線性納米材料含量的控制，不僅可以有效地提高基質(zhì)瀝青的黏結(jié)性，而且還能加強納米材料改性劑的分散性，使納米類材料在基質(zhì)瀝青中能夠均勻分布。最后需要注意的是，納米類材料改性劑在堅固性上存在著一定的不足，容易導(dǎo)致路面在長時間的使用過程中出現(xiàn)裂縫。為此需要在基質(zhì)瀝青中，加入納米二氧化硅，增加其穩(wěn)定性。另外，相關(guān)研究表明，在基質(zhì)瀝青中加入納米二氧化硅，不僅能夠有效提升基質(zhì)瀝青的穩(wěn)定性，同時能提高基質(zhì)瀝青的耐熱性能，防止出現(xiàn)溫度過高導(dǎo)致的基質(zhì)瀝青熔化的現(xiàn)象。這主要是因為納米二氧化硅與丁苯橡膠之間容易形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，并且在相互碰撞的過程中，能夠使丁苯橡膠出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，進而提高基質(zhì)瀝青的整體穩(wěn)定性。另外，有研究人員對納米材料流動性進行了研究，得到納米類材料改性劑的黏度與新型材料改性劑之間形成正比關(guān)系，也就是說新型材料添加得越多，納米類材料改性劑的黏合度也就越好，最終改善了基質(zhì)瀝青整體的耐熱能力以及抗變形能力，也大大提高了抗老化的能力[4]。

3 高黏改性劑在排水瀝青路面上的技術(shù)應(yīng)用

3.1 生產(chǎn)

首先，將瀝青集料、苯基乙胺高黏劑以及纖維材料進行充分攪拌，注意攪拌的形式為干拌[5]，攪拌時間為20 s。其次，加入基質(zhì)瀝青，攪拌形式為濕拌，攪拌時間為15 s，然后再加入礦粉攪拌，攪拌的時間為40 s，盡量將整個拌和樓中的攪拌時間控制在75 s 之內(nèi)，防止在攪拌的過程中，出現(xiàn)機理性能變化，使基質(zhì)瀝青出現(xiàn)質(zhì)量問題。最后需要注意的是，基質(zhì)瀝青中的集料加熱溫度控制在200 ℃以下，SBS 改性瀝青加熱溫度控制在180 ℃以下，基質(zhì)瀝青混合料的出廠溫度控制在180 ℃左右，基質(zhì)瀝青加熱溫度不能超過200 ℃，否則會對路面造成一定破壞。

3.2 運輸

在基質(zhì)瀝青混合料運輸過程中，一般采用的是大噸位翻斗車，利用大噸位翻斗車的超高容量，將基質(zhì)瀝青及時運往施工現(xiàn)場。根據(jù)相關(guān)的規(guī)章制度可知，混合料在出廠運輸之前，首要步驟是檢查混合料的溫度，保證后續(xù)建設(shè)的黏合度，在溫度滿足要求之后，利用篷布將混合料全面覆蓋。一方面是為了防止混合料溫度快速降低，避免混合料的黏合度出現(xiàn)嚴重不足；另一方面是為了防止在運輸?shù)倪^程中出現(xiàn)撒漏的情況。另外，需要相關(guān)的監(jiān)管人員對排水瀝青改性劑的溫度進行檢查，只有改性劑的溫度達到標準溫度時，方可進行出廠使用[6]。

3.3 攤鋪

攤鋪是一項極為復(fù)雜且非常重要的施工。首先，在進行瀝青攤鋪的過程中，為了降低改性劑之間的不穩(wěn)定性，在整個攤鋪過程中，要保證當(dāng)翻斗車的刮板還沒有漏出的時候，下一輛翻斗車就要開始鋪撒，最大程度上保證供料的連續(xù)性，防止攤鋪的過程中出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，進而影響整個施工的進度。另外，還需要注意的是，在攤鋪的過程中，盡量不要過多堆積改性劑，防止改性劑出現(xiàn)變質(zhì)的情況，造成大量改性劑的浪費，同時也增加了經(jīng)濟的負擔(dān)。如果在攤鋪的過程中出現(xiàn)裂痕，則需要施工人員及時進行修補，在進行撒料的環(huán)節(jié)中，在鐵鍬的外圍涂上一層油水混合物，防止基質(zhì)瀝青混合料出現(xiàn)黏合的現(xiàn)象，在溫度的控制上，盡量將基質(zhì)瀝青混合料控制在180 ℃[7]。

3.4 碾壓

碾壓過程作為整個排水瀝青路面施工的最后一個過程，同樣具有十分重要的意義。在碾壓的過程中，需要大量使用黏合改性劑，具體過程就是將成型的黏合改性劑，鋪撒在基質(zhì)瀝青當(dāng)中，然后利用2 臺12 t 左右的雙鋼輪壓路機進行反復(fù)碾壓，碾壓遍數(shù)在4 遍左右，其次，需要2 臺30 t 左右的膠輪壓路機進行2 遍的防腐碾壓，最后使用1 臺12 t 的雙鋼輪壓路機進行最后的碾壓[8]。

4 高黏改性劑的未來展望

首先，針對大空隙的基質(zhì)瀝青的特點，要想減少外部條件對基質(zhì)瀝青的破壞，提高排水路面的使用性能，就需要加強對高黏改性劑的使用，提高高黏改性劑的抗震性、穩(wěn)定性、耐久性以及腐蝕性。需要選擇多種合適的改性劑進行復(fù)合改性，最終才能達到質(zhì)量要求。其次，針對我國各個地區(qū)不同的氣候地質(zhì)條件，相關(guān)研究人員也要加強科學(xué)創(chuàng)新意識，研發(fā)出不同的高黏性改性劑，以此用來解決各個地區(qū)的適用性問題。最后，必須加強自身環(huán)境保護意識，科研人員應(yīng)加大研究力度，對廢棄材料進行合理使用，通過對資源的節(jié)約，一方面能夠有效減少瀝青排水路面的建設(shè)成本，另一方面能有效地提高排水路面的性能。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對常見的高黏度改性劑以及應(yīng)用技術(shù)進行簡單介紹，希望可以加深人們對高黏性改性劑的了解。現(xiàn)階段，在我國眾多科研人員的努力下，高黏性改性劑技術(shù)不斷發(fā)展完善，但是在實際使用過程中，很多的改性劑仍需要從國外進行大量的進口，為此廣大科研人員需要加倍努力，研制出優(yōu)秀的高黏改性劑，提高公路路面的排水性能，推動我國“海綿城市”項目的建設(shè)。