沥青改性的方法及使用中存在的问题.

还有一类纳米改性沥青值得大家关注，就是利用纳米技术 对沥青进行改性，这是一种新技术，后面专门进行介绍。
聚合物改性剂的主要缺点
大部分聚合物其热动力性质与沥青不相匹 配，这是由于其密度，极性，分子量，使 聚合物与沥青之间的相溶性等有很大差异 所引起的，这就导致改性沥青在热储存中 出现离析分层的问题 。
一般纳米材料分为两大类，即功能材料和结构材料
功能材料：纳米尺寸的原子团、纳米线、纳 米带等，用于制造催化、杀菌、清洁、隐身、 燃料等材料和信息器件。
结构材料：纳米粒子、纳米线、纳米带等压 成块体或加入其他材料中构成复合体。
近年来，纳米技术在交通领域也得到了应用，道路工作者 已开始应用纳米技术对沥青进行改性研究。
沥青改性技术方法大致可归结为
三、改性沥青的改性机理和性能试验
改性机理
改性沥青在改性机理方面的研究还不深入，改性剂与沥 青在共混条件下并没有发生明显的化学反应，而是均匀地分 散、吸附在沥青中，仅是物理意义上的共存共融体，因为能 完全满足热力学混融条件形成均相体系的改性沥青很少，一 般情况为微观或亚微观结构的多相体系。可见，改性沥青材 料是复杂的，改性剂颗粒通过与基质沥青微观组分（图1） 的特性互相作用，从而使沥青的性能得到改善并满足相应的 路用要求。这可能是对改性沥青改性机理的基本认识。
四、纳米改性（NaNo-modified）沥青技术 的现状和发展
定义
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围 （1~100μm），或以它们作为基本单元构成的材料。纳米 的概念是由诺贝尔获得者理查德·费曼于1959年第一次提 出，到了20世纪70年代末，相对微米加工技术，人们提出 了精细机械加工的纳米技术。纳米技术的目标是通过原子 、分子水平上控制结构来发现新特性，合成纳米结构，最 终直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。目前， 纳米材料和技术正在渗透到国民经济的各个领域，引起诸 多技术的根本变革，带动众多的科技领域发展，同时在广 泛的应用中带来了巨大的经济和社会效益。
图1
沥青质分子结构
评价改性沥青和沥青混合料的性能，一直是目前的研究重点。 利用传统的仪器设备由针入度试验，superpave PG分级等将导 致误差，不能很好反应其实际条件下的性能，目前采用了一些 新的方法，如用环与球法（RalB 法 ASTM E28 ）测定软化 点确定高温性能，利用DSR、BBR等对基质沥青与改性沥青进 行对比试验，还有建议用零剪切粘度（ZSV）评价聚合物改性 沥青的粘度。 此外，目前一般采用车辙、弯曲疲劳、冻断试验、SPT试验等 来研究改性沥青混合料的路用性能，显然利用这些方法测定的 结果来评价改性沥青混合料的性能还存在一定的问题。目前， 虽然改性沥青在国内外都得到了广泛的应用与肯定，它对沥青 的抗疲劳性，抗老化性，高温稳定性都有明显的改善，但对其 机理的认识，以及试验评价方面还存在一系列问题，需要继续 努力去解决。
一类是改变沥青组成和物理性质，如 碳黑、掺加湖沥青、岩沥青（特里尼 特湖沥青等）
表1 目前应用的沥青改性剂类型
摘自 NCHRP,Report459
表2
美国各州最常用的改性剂的类型
对于聚合物改性剂又可分为两大类
一类是弹性改性剂(橡胶/聚合物),包括 SBS,天然橡胶,块状橡胶(原始或再生)
一类是塑性改性剂，如聚丙烯，聚乙烯
沥青改性的方法及使用中
存在的问题
张起森 长沙理工大学
目 录
一、改性沥青使用的背景和历史 二、沥青改性剂的种类和性质 三、改性沥青的改性机理和性能试验
四、纳米改性（NaNo-modified）沥青技术
的现状和发展
一、改性沥青使用的背景和历史
改性沥青的使用背景
截止2013年底，我国高速公路的通车总里程已突破十 万公里。从长远的效益以及后期的运营维护来看，沥 青路面已成为道路路面的首选。然而，随着气候变化 与荷载的增加使得道路路面病害日益严重，对道路材 料质量的要求越来越高，改性沥青的研究工作对提高 路面使用性能与寿命具有重要的意义。
SMA
SMA是由沥青，纤维稳定剂，矿粉和少量细集料拌合成的沥 青玛蹄脂充填到间断级配的粗集料骨架空隙中形成的一种 特殊混合料，由于沥青用量（油石比）在6.5%~7.5%左右， 所以它要求沥青粘度比较大（1000Pa· s左右），并且一般 要求用改性沥青。这种混合料铺筑的路面，有较高的抗车 辙能力，在冬季还有很好的抵抗抗滑轮胎钉的磨损作用和 重载交通的作用。
改性沥青的历史
1873年，英国的Samuel Whiting申请了橡胶改性沥青专利； 1899年，法国修建了第一条掺有橡胶的改性沥青路面； 20世纪20年代，改性沥青成为一项专门的技术； 1945年，美国在机场道面修建中大量使用橡胶改性沥青，并 取得成效 ； 在随后的60多年间，改性沥青技术发迅速，品种多样化，使 得改性沥青的应用取得了突飞猛进的发展。特别是20世纪60 年代德国首先发明了SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料），并成 功修建了第一条SMA路面 。 SMA
选用改性剂时要特别注意如下五点：
1）储存的稳定性，多相体系，有可能发生离析；
2）粘性与剪切速率依赖性，非牛顿液，合适的搅拌剪 切速率很重要；
3）流变与应变的依赖性，改性剂一般都有明显的非线 性性质，应用线性粘弹性性质来预估结合料对路面 性能的影响时可能会出现误导； 4）车辆（力学）作用的影响，形变累积破坏，利用荷 载整个加载过程来评价改性沥青的影响； 5）加载速率的依赖性和时间-温度的等效性,改性结合 料对加载速率的敏感性是有很大不同的,因为它的微 观结构发生了变化。因此在预估结合料在不同交通 条件的路面Байду номын сангаас能时应直接测量加载速率的依赖性。
此外，多孔排水沥青混合料(PA或OGFC)也要求采用高粘度 沥青（例如8~10万Pa· s），显然不用改性沥青是不可能的。
二、沥青改性剂的种类和性质
改性剂按机理可分为
一类是改变沥青性质的，改性剂会与 沥青发生作用，从而改变它的性质， 如有机聚合物改性剂（SBS，SBR等)
一类是改善或提高沥青的性能，如橡 胶类（天然橡胶，再生橡胶）