第三讲 改性沥青
什么是改性沥青
改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。
用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。
改性沥青的优良性能来源于它所添加的改性剂，这种改性剂在温度和动能的作用下不仅可以互相合并，而且还可以与沥青发生反应，从而极大地改善了沥青的力学性质，犹如在混凝土中加了钢筋。
为了阻止一般改性沥青可能发生的离析现象，沥青的改性过程是在一种特殊的移动设备中完成的，将液态的包含沥青和改性剂的混合料通过布满沟槽的胶体磨，在高速旋转的胶体磨的作用下，改性剂的分子被裂解，形成了新的结构然后被激射到磨壁上再反弹回来，均匀地混合到沥青当中，如此循环往复，不仅使沥青与改性得了均化处理，而且使改性剂的分子链相互牵拉，网状分布，提高了混合料的强度，增强了抗疲劳能力。
当车轮压过改性沥青时，沥青层面发生相应的轻微变形，当车轮过后，由于改性沥青对骨料的粘结力强，弹性恢复好，使受挤压的部分迅速恢复平展的原状。
改性沥青基本知识工艺及原理
基质沥青 用于改性的70号基质沥青通常情况下应具有下面的 条件： 质量要达到《公路沥青路面施工技术规范》中“道 路石油沥青”A级或B级的水平。 除此之外，163 ℃薄膜老化后的15 ℃延度最好大于 80cm，最少也要大于50cm，具备这个条件大多数情况 下能保证基质沥青与SBS改性剂有较好的相容性。针入 度指数最好能达到－ 1.0以上，这样生产出来的改性沥 青容易满足I－D的针入度指数的要求。
改性方法 简单共混改性 通过熔融共混、溶液共混及乳液共混等物理方法将 高聚物如SBS、SBR、EVA、APP和PE等均匀地混入沥 青。较常用的是熔融共混法，即通过搅拌、研磨等 方法使高聚物分散于沥青中。 反应共混改性 在聚合物简单共混改性沥青时，加入其他添加剂或 对聚合物进行改性，使聚合物与沥青发生化学反应， 从而改善共混体系的相容性。 一般可分为橡胶改 性沥青的稳定化，PE、PP等的稳定化，聚合物环氧 化改性沥青等。
现阶段反应共混改性沥青研究目的和意义
聚合物反应共混改性沥青的研究公开报导现在已经很多， 聚合物反应共混改性沥青的研究公开报导现在已经很多， 主要是对聚合物，反应添加剂的类型、结构、 主要是对聚合物，反应添加剂的类型、结构、用量以及工艺 条件等因素对物理机械性能、高温贮存稳定性、 条件等因素对物理机械性能、高温贮存稳定性、流变性能的 影响进行系统研究 。 目前研究改性沥青已发展到深入的阶段，研究的内容涉 目前研究改性沥青已发展到深入的阶段， 及聚合物共混改性沥青的理论问题。 及聚合物共混改性沥青的理论问题。而之前对于反应共混改 性的有关反应机理和稳定化机理研究只是处于狭窄的阶段。 性的有关反应机理和稳定化机理研究只是处于狭窄的阶段。 随着我国公路建设的发展和激烈的市场竞争，对高性能、 随着我国公路建设的发展和激烈的市场竞争，对高性能、 稳定化、低成本的实用道路改性沥青材料需求日益迫切， 稳定化、低成本的实用道路改性沥青材料需求日益迫切，聚 合物改性沥青具有更广阔的应用前景和更高的研究价值。 合物改性沥青具有更广阔的应用前景和更高的研究价值。
第三节 改性沥青
四、改性沥青混合料
1.配合比设计主要包括三个阶段：目标配合比设计、生产配合比设计、
试拌试铺验证。从而能够确定矿料级配及最佳改性沥青用量 配合比设计过程
油 石 比 的 确 定
2.技术要求
改性沥青混合料在高温稳定性和低温抗裂性方面的要求均高于为改性沥青混 合料 对于高速公路与一级公路或特重交通路段以提高高温抗车辙能力为主要目 的新拌改性沥青混凝料其动稳定度应该符合表5-5-2要求 改性沥青混合料高温稳定性技术要求
二、改性沥青的技术要求与评价
对原有沥青改性，可针对使用条件，改善下列一种或几种性能： （1）改善沥青及沥青混合料的高温稳定性能，提高路面抵抗永久变形的能 力，减少车辙、推挤拥包现象 （2）改善沥青及沥青混合料的低温稳定性能，提高路面抗裂能力，减少路 面低温开裂现象 （3）改善沥青对石料的粘附性及沥青混合料的水稳定性，减少或防止路面 因水损害而造成的剥落、坑洞现象 （4）提高沥青路面在行车荷载反复作用下抗疲劳的能力延长路面使用寿命 （5）延缓沥青在储运、运输、拌合、摊铺及在道路开放交通后的老化速率， 提高沥青的抗老化能力，延长路面使用寿命 国内对改性沥青进行了大量的研究和广泛的工程实践并据此编制了 相应的规范，其中就规定了聚合物改性沥青的技术要求，见下表5-5-1
特点：
（1）在材料级配方面：采用间断级配或开级配的集料组 成，呈现三多一少的特点：即4.75mm以上的粗集料多，； 矿粉用量多；沥青用量多。沥青胶浆部分仅起到填充空 隙的作用 （2）在混合料中添加纤维作为稳定剂，以便吸收沥青增 加油膜厚度，增强与集料的粘附性；稳定性可采用木质 纤维或矿物纤维，前者用量为沥青混合料的0.3%；后者 为沥青混合料的0.4% （3）对原材料的要求高，具体如对沥青、粗集料、细集 料、矿料
改性沥青
土木工程材料新技术及其应用
测力延度试验：
1976年，沥青路面铺筑技术协会出版的年刊首次把测力延度试验 介绍给沥青技术人员。在当时，人们用测力延度试验测定出沥青 胶结料在低温条件下延伸时对应的力来表征沥青胶结料的低温性 能。1985年，前沥青研究协会主任Dr.ScottShuler在他的论文中 对测力延度的试验方法进行修改,提高了试验精度，并主要用于改 性沥青。目前欧洲、美国以及南非都在加大力度对测力延度进行 深入研究。 测力延度试验是在进行沥青延度试验的同时测出所施加的力,与直 接拉伸(DirectTension,DT)试验相似.测力延度试验的设备并没有 特殊的要求,只需在普通的标准延度仪(附调温装置)上加装测力传 感器及数据采集系统即可.
土木工程材料新技术及其应用
我国聚合物改性沥青使用量
我国高速公路发展预测 我国改性沥青使用量预测
土木工程材料新技术及其应用
• 聚合物改性沥青的种类: 用于沥青改性的聚合物很多，主要有： 热塑性橡胶类： 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS) 苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS) 苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS)
土木工程材料新技术及其应用
SBS改性
土木工程材料新技术及其应用
聚合物改性沥青的特性： 粘度增加、高温稳定性增加 塑性增大、低温抗裂性提高 耐老化性能提高 聚合物改性沥青性能的评价: 常规指标：针入度、延度、软化点、粘 度、脆点、针入度比等 专用指标：弹性恢复、测力延度、粘韧 性试验、冲击板试验、离析试验等 用于混合料的指标：简支梁弯曲试验、动 态剪切试验、直接拉伸试验、压力老化试验、 约束温度应力试验等
土木工程材料新技术及其应用
• 道路工程常用的聚合物改性沥青 SBS改性沥青： 掺入3%~5%的热塑性橡胶SBS 沥青的针入度减小、软化点升高、50C延 度增大、弹性恢复增大； SBR改性沥青： 掺入3%~5%的丁苯橡胶SBR 沥青的延度大幅度增加，特别是低温延 度增加较大，软化点提高、粘韧性和韧 性增加，但耐高温老化性能较差；
4、改性沥青
胶体磨
小型胶体磨必须有良好的保温效果，使沥青能达到 小型胶体磨必须有良好的保温效果，使沥青能达到165℃ ℃ 以上，否则将无法加工，工艺由加工效果确定。 以上，否则将无法加工，工艺由加工效果确定。
沥青连续相
聚合物连续相
两相交联
3. 橡胶乳液与沥青的混融方法 英国No36号道路指南： 号道路指南： 英国 号道路指南 • 在1L的容器中加热500g沥青，140±5℃； • 胶乳要少量地徐徐加入，每加一次，保留在表面约20s； • 不允许胶乳凝结和在表面结皮，搅拌时间20min； • 加热时间不能太长使乳液分解，影响改性效果。 既保证橡胶微粒充分溶解，又不允许其分解， 既保证橡胶微粒充分溶解，又不允许其分解，控制 好搅拌时间是非常重要的。 好搅拌时间是非常重要的。
二 改性剂对沥青的影响（聚合物类）
改性剂品 种 SBS SBR PE EVA 针入度指数 PI ＋ 0 0 0 高温稳定 性 ＋ 0 + － 低温抗裂 性 ＋ ＋ － 0 弹性恢复 性 ＋ ? － ＋
1．SBS特点 SBS特点
• • • 可改善高温与低温 以丁二烯—1.3苯乙烯为单体，通过离子聚合而成的嵌段 聚合物 结构：
• 针入度减小相容性降低，搅拌时间延长，改性效果降低 • 高标号沥青低温柔性好，高温性能可以通过添加聚合物
得到改善。
• 沥青标号小，提供给聚合物溶胀的油分少，改善低温性
能不利；
• 沥青的标号太大，则改性沥青达到高温指标要求所需的
聚合物用量要增加。
3．吸附、溶胀 ．吸附、
改性剂吸附沥青中的轻质组分体积胀大（5～10倍） 溶胀是相容性好的一个前提 吸附、溶胀是一个缓慢过程，随温度升高，速度加快 改性剂量大时，溶胀程度降低，但能形成网状结构
改性沥青机理及应用课件
改性沥青具有优良的耐高温性能、 低温抗裂性能、抗水损害性能和 抗腐蚀性能等。
改性沥青的分类
按改性剂类型分类
可以分为化学改性沥青、橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶-树 脂改性沥青等。
按改性剂添加量分类
可以分为轻度改性沥青、中度改性沥青和高度改性沥青。
按制备方法分类
可以分为热加工改性沥青、冷加工改性沥青和共混改性沥青。
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其他应用实例
机场跑道
改性沥青可用于机场跑道的建造和维护，提高跑道的耐磨性和抗 滑性。
桥梁工程
在桥梁工程中，改性沥青可用于提高桥面的耐磨性和抗滑性，同 时增强桥梁的防水性能。
建筑防水
改性沥青还可用于建筑的防水工程，提高建筑的防水效果和使用 寿命。
05
改性沥青的发展趋势与挑 战
改性沥青的研究热点与发展趋势
改性沥青与基体的相容性 改性沥青与基体之间的相容性问题也是其在应用中面临的 一个重要挑战。如果相容性不好，会导致附着力不牢、抗 渗性差等问题。
改性沥青的未来发展方向与前景
要点一
发展绿色环保型改性 沥青
随着环保意识的不断提高，研究和开 发绿色环保型改性沥青将成为未来的 重要发展方向。通过使用环保型改性 剂和优化生产工艺，实现改性沥青的 绿色生产和可持续发展。
04
改性沥青的应用实例
高速公路路面改造工程
抗高温车辙
通过加入改性沥青，提高路面高温稳定性，防止 车辙的产生。
抗低温开裂
改性沥青具有较好的低温弹性，防止路面低温开裂。
提高耐久性
改性沥青有助于提高路面的耐久性，减少路面维 修次数。
城市道路防水工程
防水性能
01
改性沥青具有较好的防水性能，可用于城市道路的防水工程。
改性沥青及改性沥青混合料-文档
改性沥青及改性沥青混合料随着经济的快速发展，车流量越来越大，因此对道路的要求就越来越多，进而对沥青的物理化学甚至是其他很重要的性质也有了更多的限制要求。
从改性沥青的基本概念可以知道，改性沥青对于沥青的性质有了很大的帮助，但需要相应的制造出合适的符合路面要求的改性剂。
只有符合公路或是桥梁路面材料的改性剂才是最能提高沥青性质的改性剂。
1改性沥青的主要性质和改性沥青混合料的主要类型1.1改性沥青的主要内容性质改性沥青根据前文的分析比对发现，改性沥青的主要化学物理性质较普通的沥青建筑材料有了很大的改进和提高，因此比较受建筑施工的广泛应用。
分类来看，其性质改良主要从几个方向上看：(1) 对温度的敏感性来说，高温上有稳定性,能控制沥青颗粒分子的活跃性，进而控制了整体的稳定性，对化学性质来说有了很大的帮助。
对于低温来说，增加了路面的抗裂性，特别是针对冬天来说，降低了沥青内部颗粒的活跃性，所以固定的整体性，增加了抗裂性。
综上所述，改性沥青对于公路桥梁的路面与温度之间的敏感程度有了很大的控制趋势。
(2) 增加了沥青材料的防水性，有矢人员做了实验，实验数据分析，举个例子，改性沥青是比较典型的改性沥青混合料，改性沥青改性沥青混合料的劈裂强度和残留稳定度较基质沥青分别提高0.34倍和0.11倍，由此可见，改性沥青材料的抗水性或是防水能力都比以前的基质沥青好了很多，实验表明，改性沥青混合料对水的抗击能力也已经远远强于基质沥青材料。
(3) 延展性比较好，基质沥青材料因为主要是液体性质，所以本身的固定能力就不太好，但是加入改T生剂之后，改变了内部沥青颗粒的空间位置，也改变了颗粒间彼此的压力，所以，延展性就发生了变化，整体上，增加了延展性这种物理性质，增加了路面的稳定性，保证了路面所承受的压力范围有所增加。
1.2改性沥青混合料的主要类型根据实验的分析总结，其改性沥青混合料根据对基质沥青的物理化学性质的改变主要划分为：①温度敏感性。
改性沥青的分类与技术标准
第三章改性沥青用一般沥青材料铺设的道路，它们的使用情况多数尚称满意。
然而对道路使用性能的要求逐年提高，不断增加轴重的货运车辆数量也日益增长，而且这种趋势仍将继续，为了使道路工程师能应付不断增长的挑战，采用改性沥青已成为一种合理的选择。
良好的基本设计、分阶段建设和定时养护使沥青混凝土道路不但能满足所有规定的要求，并且提供了高水准的安全和舒适，但是在重载比较严重的路段实际产生的破坏要比一般路段严重的多。
如果要使整条道路具有同样的设计使用寿命，那就要对这些路段进行特殊设计、使用特殊材料。
§3．1 工程高聚物材料1．高聚物材料高聚物按国际理论化学和应用化学协会(IUPAC)的定义是组成单元相互多次重复连接而构成的物质。
通常认为聚合物材料包括塑料、橡胶和纤维三类。
实际上，随着高分子合金材料、复合材料、互穿聚合物网络、功能高分子材料等的不断涌现，各类高聚物材料的概念重叠交叉，它们之间并无严格的界限。
（1）高聚物的特征和基本概念高聚物的特征高聚物在结构和性能上都有其与低分子化合物不同的特征，现择其最主要几点简单分述如下：①具有巨大的分子量高聚物是由数目很大(一般为103一107)的重复结构单元，以共价键的形式连接而成的聚合物，所以具有大分子量是其首要特征。
以最简单的聚乙烯为例而言，其分子量为6×104一80×104。
超高分子量聚乙烯可达20O×104一300×104。
高聚物的性能主要取决于其分子量及分子量分布。
②复杂的链结构高聚物按其大分子链几何形状，可分为线型、支链型、交联网状、体型等。
如纤维多呈线型结构物、硫化橡胶和酚醛树脂等呈网状体型结构。
③晶态与非晶态的共存高聚物可以呈晶态和非晶态结构，但是多为晶态与非晶态共存。
故同一种高聚物既有固态性质(有固定的形状和体积)，又有液态性质(加热可以流动)。
④同一种高聚物可加工为不同性质的材料同一种高聚物根据使用要求不同，可以加工为性质完全不同的材料。
第三讲 改性沥青
第三讲改性沥青性能及技术标准前言改性沥青 modified bitumen(英) , modified asphalt cement(美)：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。
①渣油（60年代界泛油）+硫磺（S：可降解橡胶）使沥青变硬变稠，后果是开裂②废胶粉（废汽车轮胎）：弹性压实存在问题③SBR改性沥青（重庆交通科研所）丁笨橡胶（不大于2%）溶剂法：二甲笨——抽出（负压）SBR胶乳改性④PE（聚乙烯改性）NoV ophall TM奥地利（核心技术：5%PE改性）能否改善低温（可能与国内评价指标有关）-10℃时弯曲应变2500μεEV A（乙稀—乙酸乙烯酯共聚物）：抗疲劳、耐冲击、相溶性极好⑤94年后SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物）SIS（苯乙烯—异成二烯嵌段共聚物）●SBS 命名：国标划分：星型、线型S:B=30:70(3) S:B=40:60(4)，充油不充油如“1401”：四位数字：第一位数字：“1”表示线形-（S-B-S）“4”表示“星形”第二位数字：指嵌段比S：B之比值1401→S占40%，S：B=4：6第三位数字：“0”未充油、“1”充油；（充油率？）第四位数字：SBS分子量大小；“1”分子量不大于100000“2”分子量在14～10×104“3”分子量在23～28×104又有“411”4→4：6 “1”充油“1”分子量性能：星型＞线型，加工难易程度：线型＞星型●生产厂家国内：1.北京燕山石化（国标）2.胡南岳阳石化（企业标准）：YH-801星YH-791线3.茂名（比利时fina技术）国外：4.韩国LG 5.比利时fina 6.杜邦7.台湾TPE北京燕山石化岳化1401[YH792] 13014303[YH801] 14014402[YH802] 4303、4402壳牌公司：Kroton Catibit Catippalt比利时Finaprene:意大利埃尼化学公司韩国LG美国杜邦公司台湾TPE一、改性沥青类型：从二十世纪40年代欧洲开始使用改性沥青技术至今，国际上一直没有统一的分类标准。
改性沥青ppt
3.高聚物合金(Polymer Alloy)
高聚物合金是指多组分和多相同时并存于某一共混物体系 中的聚合物。
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-ButadieneStyrene Copolymer，简称SBS)：是苯乙烯(S)和丁二烯(B)的 嵌段共聚物。
特点：SBS产品外观为白色(或微黄色)，呈多孔小颗粒， 它的性能兼有橡胶和塑料的特性，具有弹性好、抗拉强度高、 低温变形性能好等优点。
近年生产的超高分子量聚乙烯(UHNWPE)，聚合度n=(100～ 600)×104,密度O.936～0.984g/cm3，抗冲击强度、抗拉强度、 耐磨性和耐热性均大大提高。
聚丙烯(PP)：按其分子结构可分为无规聚丙烯(Atactic
用作沥青改性
Polypropylene，缩写APP)、等规聚丙烯和间规聚丙烯三种。 特点：抗拉强度较低，但延伸率高，耐寒性尚好。
聚合物——链节相应组成的大分子。
高聚物——聚合度很大的的聚合物。
（2）命名方法 ① 习惯命名法：单体前加“聚”，部分后加“树脂”。 ② 系统命名法：IUPAC(国际理论化学与应用联合会)命名， 科技文献用。 ③ 英文缩写： 聚乙烯(PE)——Polyethylene 聚丙烯（PP）——Polypropylene 聚氯乙烯(PVC)——Polyvinyl Chloride 氯丁橡胶(CR)——chloroprene Rubber 丁苯橡胶(SBR)——Styrene-Butadiene Rubber
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(E/VAC，EVA)特点：是由乙烯(E) 和醋酸乙烯酯(VA)共聚而得的高聚物。为半透明粒状物，具有 优良的韧性、弹性和柔软性；同时又具有一定的刚性、耐磨性 和抗冲击等力学性能。
改性沥青ppt
主要内容
3.1 工程高聚物材料 3.2 改性沥青的分类与技术标准 3.3 改性沥青的生产技术
3.1 工程高聚物材料（Polymer）
一、高聚物材料的基本概念
1.定义：高聚物材料是组成单元相互多次重复连接而构成 的物质。 2. 特征
① 具有巨大的分子量 高聚物是由数目很大(一般为103—107)的重复结构单元, 以共价键的形式连接而成的，首要特征：具有大分子量。 ② 复杂的链结构 高聚物按其大分子链几何形状，可分为线型、支链型、 交联网状、体型等。
用作沥青改性
Polypropylene，缩写APP)、等规聚丙烯和间规聚丙烯三种。 特点：抗拉强度较低，但延伸率高，耐寒性尚好。 常用作道路和防水沥青改性剂。
聚氯乙烯(PVC)的特点 ：具有较高的力学性能和良好的化 学稳定性，主要缺点是变形能力低和耐寒性差。 聚氯乙烯与焦油沥青具有较好的相容性，常用来作为煤沥 青的改性剂，明显改善煤沥青热稳性。 聚苯乙烯(PS)特点：无色透明具有玻璃光泽，但不耐冲击、 性脆、易裂，故目前是通过共聚、共混、添加助剂等方法生产 改性聚苯乙烯(Modified Polystyrene)。
3.高聚物的术语与命名 （1）基本术语 单体—低分子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合物(如乙烯CH2=CH2)。 链节—组成聚合物最小的重复结构单元(如-CH2=CH2-)。 聚合度——聚合物中所含链节的数目n。 聚合物——链节相应组成的大分子。 高聚物——聚合度很大的的聚合物。
（2）命名方法 ① 习惯命名法：单体前加“聚”，部分后加“树脂”。 ② 系统命名法：IUPAC(国际理论化学与应用联合会)命名， 科技文献用。 ③ 英文缩写： 聚乙烯(PE)——Polyethylene 聚丙烯（PP）——Polypropylene 聚氯乙烯(PVC)——Polyvinyl Chloride 氯丁橡胶(CR)—— 丁苯橡胶(SBR)——Styrene-Butadiene Rubber
改性沥青技术及生产工艺措施介绍
改性沥青技术及生产工艺介绍、前言1、沥青传统意义上的沥青是由树脂包裹的沥青质分子团组成的胶体物质，它呈现 出很强的油质状态 ＜即石油质）。
胶体分为溶胶 ＜主要指液态密度）和冻胶 ＜主 要指固体密度），这取决于其成分间的平衡状态。
对沥青来说，两种状态的平 衡取决于沥青质和树脂间的相互作用，并受到外界温度的强烈影响。
事实上， 沥青温度的升高打破了其冻胶状态，使沥青分子团演变成溶胶状态。
因而沥青的一个重要特性就是常温下呈现出固体或半固体，但随温度升高 极易溶化。
这一显著的热敏感性是沥青的最重要的特征，也是其主要弱点。
事 实上，沥青混合物应能够在全年不同的工作条件下保持其良好的性能。
显著的 热敏感性妨碍了沥青混合物在高温和低温时呈现出良好的性能，因而必须改进 沥青的特性以提高产品性能。
二十多年来，国际国内交通容量增长迅速，重型车辆在其中的比例也不断 增长。
面对现在和将来的繁重的交通容量，使用传统材料、按传统方法设计的 高速公路和机场跑道的沥青路面的寿命将不断降低。
为了提高沥青的产品性 能，一个可行的方法就是选用某些高分子聚合体改变传统沥青的特性。
2、高分子聚合物现有的高分子聚合体种类繁多，特性各异，一般分为塑性体和弹性体。
同 样工作温度下，其性能在很多方面都不同，特别是劲度、可变形性以及冲击强 度。
图表-1显示了塑性体和高弹体代表性的应力应变特性。
图＜一）plastomern.塑料；［高分子］塑性体elastomer n.［力］弹性体，［高分子］高弹体 F4Qii_iro 1 = 日呻Hr*亍酊■僮tu ■吐f ■ / MUFAlm uiirv.. of ■ □■■■Conf An -cl! wn很多高分子聚合体材料可以用来改变沥青的特性，下面我们举例说明：1. 热塑 <性）塑料 < 高弹体）：苯乙烯-丁二烯？？7苯乙烯 vStyrene~Butatrien&Styrene, SBS ）triene[tra ?in]n.[有化]三烯 butatriene 丁三烯Butadiene 英［,bju?t?'da?i?n n.［有化］丁二烯 苯乙烯-丁二烯vStyrene-Butatriene, SB) 苯乙烯基-丁二烯-苯乙烯 vradical Styrene-Butatriene-Styrene Rsbs) vEthylene-Vinyl-Acetate , EVA) vEthylene-Methyl-Acrylate , EMA ) vPolyethylene, PE) <Low Density Polyethylene, LDPE) <High Density Polyethylene, LDPE) vPolychloropre ne)vNature Rubbe)4. 脆性橡胶 <Crumb Rubber ）5. Styrene-Butadiene-Rubber 丁苯橡胶 SBR> 在某些应用实例中，几种高分子聚合体也可以一同使用来改变沥青性能<即 复合改性）。
4、改性沥青
量有关（VA＜5％，改善高温； VA＞5％，改善高温与低温）。
VA含量越高，基团越大，则似胶物的比例越大，对低温改性越 好，且越易于加工。
VA<5%则近于PE
常用VA为19%、28%
改性沥青选择
低温地区，宜采用针入度较大的沥青，选用低 温性能好的改性剂（如SBR等）；
高温地区，宜采用针入度较小的沥青，选用塑
4．新的胶体体系的形成
沥青中部分轻质油分被吸附后，原胶体体系失去平衡、 沥青质和胶质析出，并吸附于聚合物的表面，形成一种 新的胶体结构，提高了体系的稳定性。
改性剂对沥青中油分的吸附受到沥青胶体结构的制约，
吸附后形成新的平衡，这也需要一定的时间。
由于介面过渡层的形成，改性沥青离析后，极易重新分 散开。
二、常用的改性剂（聚合物类）
改性剂品 种 SBS SBR PE EVA 针入度指数 PI ＋ 0 0 0 高温稳定 性 ＋ 0 + － 低温抗裂 性 ＋ ＋ － 0 弹性恢复 性 ＋ ? － ＋
1．SBS特点
可改善高温与低温
以丁二烯 —1.3 苯乙烯为单体，通过离子聚合而成的嵌段 聚合物 结构：
将聚合物胶乳、水稳定剂、乳化剂与沥青一起进入乳化 机、胶体磨制得。 与普通相比，低温性能，耐久性有了很大的改善。
效果：
１) 低温效果好，15，25℃延度可达到 100cm以上。
２) 易老化，RTOF后，延度会显著降低。
3．PE改性沥青 1）类型 LDPE， HDPE，再生聚乙烯，回收聚乙烯 LM，柔性、伸长率、耐冲击性能好，结晶度小，溶解度 参数较宽，外观乳白色圆柱状颗粒
得到改善。
改性沥青
成反应、亲核加成反应和协同环加成反应等。
玻璃化温度点是非晶高聚物大分子链段运动的 最低温度，也是有高弹态转变为玻璃态的温度。
热塑性弹性体-高聚物合金
合成：以苯乙烯、丁二烯为原料，工业上采用锂系 引发剂离子溶液聚合工艺，聚合物溶液经凝聚脱除 溶剂后成为固体产物，生产采用间歇聚合，湿法凝 聚工艺。
美国、意大利、中国、中国台湾、比利时、法国、德国、日 本、韩国等约12个国家和地区生产SBS产品。
用于沥青改性的主要有：SBR、CR、EPDM及IIR
改性机理：橡胶分子加入到沥青中，改变了沥青中 分散介质的组成，促进沥青分子相互排斥，并改变 了分散相的结构，形成弹性结构网。
橡 胶
改性效果：气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐 光、耐臭氧、耐气候和耐燃烧性等得到大大改善和 提高。 掺入方法：溶剂法和乳液法 SBR：可显著改善沥青材料的低温变形能力、感温 性能和粘弹性。 CR：主要用作煤沥青的改性剂，具有一定的极性。
改性机理-物理共混
物理共混机理：
在沥青中加入聚合物以后，聚合物分子受到沥 青组分中芳香分、饱和分的作用发生溶胀和溶解， 而均匀分散在沥青中形成共混体系。物理共混中没 有化学作用发生，仅是物理作用。
为达到较好的物理混合，要求聚合物与沥青之间具 有较好的相容性、溶解性和分散性等。
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第三讲改性沥青性能及技术标准前言改性沥青 modified bitumen(英) , modified asphalt cement(美)：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。
①渣油（60年代界泛油）+硫磺（S：可降解橡胶）使沥青变硬变稠，后果是开裂②废胶粉（废汽车轮胎）：弹性压实存在问题③SBR改性沥青（重庆交通科研所）丁笨橡胶（不大于2%）溶剂法：二甲笨——抽出（负压）SBR胶乳改性④PE（聚乙烯改性）NoV ophall TM奥地利（核心技术：5%PE改性）能否改善低温（可能与国内评价指标有关）-10℃时弯曲应变2500μεEV A（乙稀—乙酸乙烯酯共聚物）：抗疲劳、耐冲击、相溶性极好⑤94年后SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物）SIS（苯乙烯—异成二烯嵌段共聚物）●SBS 命名：国标划分：星型、线型S:B=30:70(3) S:B=40:60(4)，充油不充油如“1401”：四位数字：第一位数字：“1”表示线形-（S-B-S）“4”表示“星形”第二位数字：指嵌段比S：B之比值1401→S占40%，S：B=4：6第三位数字：“0”未充油、“1”充油；（充油率？）第四位数字：SBS分子量大小；“1”分子量不大于100000“2”分子量在14～10×104“3”分子量在23～28×104又有“411”4→4：6 “1”充油“1”分子量性能：星型＞线型，加工难易程度：线型＞星型●生产厂家国内：1.北京燕山石化（国标）2.胡南岳阳石化（企业标准）：YH-801星YH-791线3.茂名（比利时fina技术）国外：4.韩国LG 5.比利时fina 6.杜邦7.台湾TPE北京燕山石化岳化1401[YH792] 13014303[YH801] 14014402[YH802] 4303、4402壳牌公司：Kroton Catibit Catippalt比利时Finaprene:意大利埃尼化学公司韩国LG美国杜邦公司台湾TPE一、改性沥青类型：从二十世纪40年代欧洲开始使用改性沥青技术至今，国际上一直没有统一的分类标准。
从广义划分，根据不同目的所采取的改性沥青及改性沥青混合料技术可汇总于下图。
1．按改性手段划分：1）加工工艺改性：吹氧处治（氧化、半氧化）、丙烷脱(溶剂脱)、泡沫沥青 2）物理结构改性：加格栅（波纤、橡胶格栅等）、纤维， ●格栅：作为结构层改性塑料格栅：有变形 防止反射裂缝（从下列上）：有规则 玻纤格栅：关键施工工艺 国外Top-Down （从上到下）：鸡瓜纵向 原因：①轮胎边角剪应力过②低温（轮压增加比轴载后增加破坏大的多） ●纤维： 抗裂（旧路改造）聚酯纤维类： 聚丙烯类（博尼维）、 玻璃纤维钢纤维类： （不易拌和）天然纤维： 木质素纤维、矿物纤维（环保不允许）SMA 中木质素：用于吸油（稳定性）、但其耐久性？ 3）改性剂改性：添加改性剂（普遍公认手段）4）调和沥青：掺加天然沥青（湖沥青、岩沥青、特立尼达多马哥沥青等）岩沥青首先使用于首都机场东跑道罩面（60m 宽 3公里长）2．按改性剂类型划分：1）聚合物类（多） 2）非聚合物（少） 3．改性剂改性原理划分：1）物理改性（目前方法大多属于此类）改性沥青及混合料技术掺加改性剂聚合物改性橡胶类：SBR 、CR 、EPDM 热塑性橡胶类：SBS 、SIS树脂类：PE 、EV A粘附性改性（抗剥离剂）：金属皂（有机锰等）、有机胺、消石灰等耐老化改性（抗老化剂）：受阻酚、受阻胺等物理改性 固体颗粒：碳黑、硫磺、废橡胶粉等 格栅：玻璃纤维格栅、塑料格栅等 纤维：石棉、木质素、土工布等调和沥青：掺加天然沥青（湖沥青、岩沥青、特立尼达多马哥沥青等） 沥青加工改性：半氧化沥青、泡沫沥青（粘土改性沥青）——高、低温、耐久？③弹性体：⑤胶粉：废旧轮胎粉⑥氧化剂：锰化合物：高温抗车辙能力⑦碳氢化合物⑧抗剥落剂：液体抗剥落剂： 贝洛胶（皱形） PA-1， AST-3等 粉末状抗剥剂类国外最大公司：莫顿熟石灰：效果最好2）化学改性（少）二、目前我国常用改性沥青类型从狭义上讲，道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青，用于改性沥青的聚合物种类很多，一般将其分为三类：1．橡胶类橡胶即聚合物弹性体。
橡胶有天然橡胶（NR ）、合成橡胶、再生橡胶。
按照橡胶的形态不同，有板块状橡胶、粉末橡胶、橡胶胶乳、胶浆等，使用时根据橡胶沥青配制方法的不同而选择某种形态的橡胶制品。
在道路工程应用于沥青改性的，以合成橡胶为多数。
合成橡胶主要有丁苯橡胶（SBR ）、氯丁橡胶（CR ）、乙丙橡胶（EPDM ）、丙烯酸丁二烯（ABR ）、聚苯乙烯-异戊二烯（SIR ）等，其中SBR 是世界上应用最广泛的改性剂之一。
丁苯橡胶是丁二烯-苯乙烯聚合物，根据苯乙烯含量的多少，又分为许多品种。
通常用于沥青改性多采用苯乙烯含量为30%的丁苯橡胶。
SBR （掺量2~2.5%丁笨橡胶）最多的是固体橡胶 SBR-1500，国内著名厂家：兰炼石化、齐鲁石化、吉林石化 工艺较成熟，主要用于气温较低地区（东北、青藏）。
氯丁橡胶（CR 山西）具有极性，极性强与煤沥青相溶性较好，常掺入煤沥青中使用，已成为煤沥青的改性剂。
废旧轮胎经加工磨细而成的橡胶粉，也可用作沥青改性。
我国每年的废旧橡胶制品如轮胎、胶鞋等可回收约20×104t 之多，这一资源的利用是极其有意义的。
橡胶粉（轮胎粉）：最常用工艺： 冷冻法 、 撕裂法（造价低） 湿法（≮15%）有毒干法（替代砂子 作为矿料） 压实？2．热塑性橡胶（弹性体）如苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物（SBS ）、苯乙烯—异成二烯嵌段共聚物（SLS ）等。
其中SBS 由于具有良好的弹性（变形的自恢复及裂缝的自愈性），故正成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂。
●SBS 又分为线型和星型二大类： 线型SBS 的结构式为：56562222||}{}{}{H C H C nCH CH m CH CH CH CH n CH CH --=--星型SBS 的结构方式：564222|}]}{}[{H C nCH Si m CH CH CH CH n CH CH --=--SBS 的改性效果与SBS 的品种、分子量密切相关，星型SBS 的改性效果优于线型SBS ，SBS 的分子量越大，改性效果越明显，但加工越困难。
为了改善加工性能，充油是最常用的手段。
SBS 与沥青配伍性很重要，主要是沥青的组分影响较大。
芳香分越高，改性加工越容易，效果越好。
SBS 热塑性弹性体很易在紫外线作用下降解变黄，所以一般都在制造时加入紫外线吸收剂作为防老剂，购买商品时，检查其抗老化性也是很重要的。
常用的有苯酰类和苯并三唑类抗氧剂，如UV531，Irganox 1010, Uvinul 400, Tinnvin P 和Tinnvin 326等。
●在选择SBS 品种时，应注意下列指标。
（1）首先判断是属于星型还是线型，一般讲星型SBS 改性的效果明显优于线型的，但在加工性能方面，线型要容易加工得多，星型要困难些。
如果能充油5%，加工性能将明显改善。
（2）检查嵌段比S/B ，它是塑性段与橡胶段的比例。
（3）SBS 自身的拉伸性能对SBS 改性提高抗裂性能的效果影响较大，可以从300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、撕裂强度等等指标来判断SBS 的拉伸性能。
（4）熔体流动速率是决定加工难易程度的主要指标，它与分子量有关，流动速率越小，加工越容易，但性能也往往差一些。
关于SBS 单独使用的合理剂量，研究表明，SBS 齐量在3%以上效果开始显著，在3%~5%之间软化点大幅度上升，在4%~6%范围内抗车辙能力有较大提高。
一般公路工程上用的SBS 剂量为3%~5%左右。
●SBS 改性沥青效果SBS 兼具树脂和橡胶特性，对沥青的高、低温改善效果较好，如下表所示。
图1 SBS 热塑性橡胶的相位结构由表中数据可得出以下几点：①高温稳定性。
沥青经改性25℃的针入度减小，软化点提高，表明高温抗剪切变形能力提高，沥青高温稳定性提高。
由不同温度下的针入度回归并计算得出的当量软化点T800也说明沥青经SBS改性后，高温稳定性有了大幅度的提高。
②低温柔韧性。
沥青经SBS改性后，当量脆点T1.2明显下降，说明低温抗裂性能得到增强。
很显然，星型SBS改性沥青的当量脆点最小，低温性能最好。
③温度敏感性。
沥青改性后针入度指数明显增大，表明温度敏感性减弱，温度稳定性得到改善。
④弹性恢复。
沥青是粘弹性材料，弹性好的沥青外力作用下所产生的变形能够逐渐恢复，剩余变形小。
改性沥青的弹性性质是以回弹率表示的。
回弹率越大，则表明弹性恢复性越好。
在实际路面使用，路面受外荷作用后，变形恢复能力越强。
表中数据表明，SBS改性沥青有很好的弹性恢复能力，尤其是星型SBS改性沥青。
⑤粘韧性。
沥青材料在较低温度下表现为良好的柔韧性还是脆性是沥青低温性能的重要标志。
测力延度试验是一种简单易行的试验方法，只要在延度试验时加一只测力传感器并接上记录仪即可。
沥青改性前后在测力延度试验中有不同的表现，如图2所示。
图2 改性沥青的测力延度试验在较低/温度下，SBS改性沥青并不脆硬，拉伸的线很粗，而且其显著特点是拉伸曲线逐渐向上移动，这说明在拉伸过程中，其拉伸的线可以承受很大的拉应力而不断裂，这充分显示出在较低温度下SBS改性沥青具有很好的粘韧性。
⑥耐老化性。
改性沥青经薄膜烘箱试验后的质量损失很小，不同改性沥青之间的差异都在试验误差范围内，故质量损失往往不足以反映沥青的耐老化性能。
而从针入度比指标和低温（10℃）延度指标上来看，改性沥青耐老化性则明显高于基质沥青，且星型SBS改性沥青高于线型SBS改性沥青。
3、树脂类：树脂按其可塑性分为热塑性树脂和热固性树脂。
热塑性树脂主要有聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EV A）、丙烯酸树脂、聚苯乙烯等。
在道路中用于沥青改性，则主要为PE和EV A。
热固性树脂主要为环氧树脂和聚氨酯。
用热固性树脂可配制具有高强度、高性能的沥青混凝土材料，但由于其工艺比较复杂、施工难度大，除在某些特殊工程中应用外，应用不很普遍。
1）聚乙烯聚乙烯（polyethylene）分高压低密度聚乙烯和低压高密度聚乙烯。
由于高密度聚乙烯的熔点达131℃，难以在沥青中分散，故通常只有低密度聚乙烯用于沥青改性。
低密度聚乙烯为乳白色、无味、无臭、无毒、表面无光泽的蜡状物颗粒，密度为0.916~0.930g/cm3，它是聚乙烯树脂中最轻的一种。
其结晶度较低（55%~65%），熔融指数较宽（MI=0.2~50g/10min），具有良好的柔软性、可加工性，耐酸、耐碱，有良好的化学稳定性。