改性沥青的研究进展
黄 彬,马丽萍,许文娟
(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093)
摘要 为了得到性能更优良的改性沥青,越来越多的材料被用作改性沥青改性剂,同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。总结了国内外改性沥青的研究现状及进展,从改性机理、性能影响因素及评价方法等方面来介绍各种改性沥青的概况,并概述了改性沥青的发展方向。
关键词
改性沥青 改性剂 机理 发展Rsearch Development of Modif ied Asphalt
HUAN G Bin ,MA Liping ,XU Wenjuan
(Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093)
Abstract More materials ,as modifier ,are used to improve the properties of modified asphalt.Besides ,the new evaluation standards and methods ,new chemical analysis methods are used to evaluate the properties more com 2pletely and accurately.The situation and development of modified asphalt research at home and abroad are summa 2rized.From the aspcts of modification mechanism ,influencing factors and evaluation methods ,various modified as 2phalts are introduced ,and the development trend of modified asphalt technology is illustrated in the paper.
K ey w ords modified asphalt ,modifier ,mechanism ,development
黄彬:女,1986年生,硕士研究生,主要研究方向为固体废物资源化 E 2mail :binbin_huang @ 马丽萍:女,1966年生,教
授,主要研究方向为工业废气污染控制、固废综合开发利用 E 2mail :lipingma22@
0 前言
普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差,弹性和抗老化性能差,高温易流淌,低温易脆裂。而且在过去的10年中,车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣,难以满足高级公路的使用要求,必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料,熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面,可以改善或提高沥青路面性能。
1 改性沥青的分类
在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA 、PMB ),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS 、SIS 、SE/BS ,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS 最多;②橡胶类,如NR 、SBR 、CR 、BR 、IR 、EP 2DM 、IIR 、SIR 及SR 等,以胶乳形式使用,其中SBR 应用最为广泛;③树脂类,如EVA 、PE 、PVC 、PP 及PS 。
2 各种改性沥青及其发展现状
通过SCI 和EI 分别检索近15年来改性沥青在交通、建筑、材料、能源及环境等学科方面研究的文献情况,检索结果如图1、图2及表1、表2所示。根据表1、表2数据和图1、图2情况可以看出,近几年国内外对改性沥青的研究越来越多,尤其以SBS 和胶粉最为突出,出现了多种新型改性剂。下面
将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。
图1 SCI 检索统计表
Fig.1 SCI search results
2.1 矿物质材料改性沥青
矿物质材料作改性剂的研究较少,主要为硅藻土、纳米
碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等,可与基质沥青形成均匀、稳定的
共混体系以改善沥青性能[1]
。
表1 SCI 检索统计表Table 1 SCIsarch rsult s
序号
主题词
文献篇数
全部
2009-2005
2004-2000
1999-19951995年以前
1TS =Modified asphalt
649340186107162TS =(Modified asphalt and rubber )131********TS =(Modified asphalt and SBS )
11360391314TS =(Modified asphalt and EVA )24166205TS =(Modified asphalt and SBR )1482406TS =(Modified asphalt and EBA )321007TS =(Modified asp halt and PE )1064008TS =(Modified asphalt and PP )330009TS =(Modified asphalt and PVC )3120010
TS =(Modified asphalt and waste )
48
28
15
5
表2 EI 检索统计表Table 2 EI search result s
序号
主题词
文献篇数
全部
2009-2005
2004-2000
1999-1995
1TS =Modified asphalt
11155872972312TS =(Modified asphalt and rubber )23911054753TS =(Modified asphalt and SBS )198********TS =(Modified asphalt and EVA )2011545TS =(Modified asphalt and SBR )2515286TS =(Modified asphalt and EBA )42117TS =(Modified asphalt
and PE )139408TS =(Modified asphalt and PP )55009
TS =(Modified asphalt and waste )
88
27
24
37
图2 EI 检索统计表
Fig.2 EI search results
鲍燕妮等[2]从分离机理、试验验证分析方面对硅藻土改性沥青相容性进行了研究,为硅藻土改性沥青的实际应用提供了一定理论依据,并在我国云南大保高速铺设了试验路,结果显示实际路用性能较好。张志清等[3]认为硅藻土具有特殊的微观结构,能吸收沥青的油分,有助于改善沥青的路用性能。硅藻土不仅起填料作用,更主要的是改性作用,当硅藻土含量为14%时能显著提高混合料的高温稳定性并改善低温抗裂性。马峰等[4]运用沥青的四组分分析、红外光谱
和差示扫描量热分析等实验手段发现纳米碳酸钙掺加到基质沥青中能形成均匀、稳定的共混体系,改善和提高了沥青性能。张兴友等[5,6]采用美国SHRP 计划动态剪切试验方法对硅藻土、白炭黑(精细化工新产品,主要成分为二氧化硅)等进行研究,发现其能够很好地改善高温性能、低温性能、水稳定性和抗疲劳性能。
2.2 添加剂改性沥青
搭配合适的阴、阳离子混合表面活性剂增效作用显著,但是目前的开发、应用研究还很不够。这一技术应用的潜力很大,各个领域都应积极开发,只要掌握其搭配的规律,提高
应用技术,定会产生显著的经济效益。
樊芷芸等[7]在阳离子表面活性剂(季铵盐类)和阴离子表面活性剂(烷基苯磺酸盐)物质的量比为5∶1的条件下,制备了O/W 乳化沥青,并对其在水利防渗工程中的应用进行了研究。结果表明,利用阴、阳离子混合表面活性剂制备的沥青乳液稳定性提高,表面活性剂的用量也大幅度减少,从而使成本降低。他们还把这种阴/阳离子表面活性剂混合体系乳化沥青用于制备乳化沥青混凝土,其渗透系数满足了水利工程防渗要求,并具有热稳定性好、力学性质受温度影响小等优点,可用于一般水利防渗工程,特别适用于暴露在
