聚合物改性沥青流变性能研究进展

浅析改性沥青的研究进展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。

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。

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-DM、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。

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]。

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。

改性沥青流变性能的研究摘要本论文根据广坛高速公路养护项目对沥青和沥青混合料流变性进行研究。

目前，该课题刚开始进行试验，实验数据不全，所以本论文首先给出本课题的研究方案，对试验中将要涉及到的数据首先进行设想性研究，为将来进行试验和实验数据的分析提供理论依据。

沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质，尤其是在高温季节，在行车荷载的作用下，沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。

抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害，严重缩短高速公路的使用寿命。

用沥青为结合材料修筑的沥青路面常出现两种主要病害:高温车辙与低温开裂,其产生的主要原因是沥青及沥青混合料的高、低温稳定性不足，研究其流变性质将会有重要的意义。

1沥青路面的发展自沈大高速公路及沪嘉高速公路建成通车以来，高等级公路以前所未有的速度发展，我国高速公路进入了以建设高速公路、一级公路等高等级公路为主的时代。

根据交通部公布的《国家高速公路网规划》，从2005年起到2030年，国家将斥资两万亿元，新建5.1万公里高速公路，使我国高速公路里程达到8.5万公里。

目前，我国高速公路的使用有如下特点：①行车渠道化，大量的车死轧一条车道，使道路过度疲劳，尤其在高温季节，对公路的破坏力很大，特别是对四车道的高速公路危害更大。

②交通量提高过快且货车占的比重较大，占总车数的60%－70%。

③超重车过多，占大型车辆的60%-70%，车辆载重远远大于设计指标。

再加上高温天气等环境条件，致使公路沥青路面沥青混合料的高温抗剪切能力不足，发生车辙损坏。

如今，沥青路面车辙损坏问题日益突出，已成为我国的主要公路病害。

路沥青作为沥青路面最主要的建筑材料，沥青及沥青混合料的质量好坏直接决定沥青路面的使用性能及使用寿命。

众所周知，我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大。

因此，在一些气候条件恶劣和交通负荷特别大的或一些政治经济特别重要的路段，当使用重交通道路沥青仍不能满足要求时，为使沥青混凝土达到更高的使用性能，可以考虑使用改性沥青。

沥青改性技术的研究现状与发展趋势沥青改性技术旨在利用化学、物理或生物等手段对沥青进行改性，以提高沥青的物理性能和抗老化能力，从而延长路面使用寿命，并解决道路养护和环境污染等问题。

目前，沥青改性技术已成为道路建设和维护领域的重要技术之一，为绿色、环保、可持续发展的交通事业做出了重要贡献。

一、沥青改性技术的研究现状1. 常用的沥青改性技术目前，常用的沥青改性技术主要包括添加剂、改变沥青组成结构、填充物和再生沥青等技术。

其中，添加剂的使用广泛，常用的添加剂主要有聚合物、沥青橡胶和功能性添加剂等。

2. 沥青改性技术的性能评价对沥青改性技术的评价常采用黏度、剪切稳定性、温度敏感性、弹性恢复等指标。

例如，采用动态剪切流变仪可对改性沥青的流变性质进行分析，对改性沥青的抗老化性能采用高温氧化稳定性测试等手段进行评价。

3. 沥青改性技术的应用范围沥青改性技术不仅适用于高速公路、城市道路等各种路面，也适用于飞机跑道、港口码头、停车场等各种道路设施的建设和维护。

二、沥青改性技术的发展趋势1. 环保化、可持续化未来，沥青改性技术将更加重视环保因素，对可回收资源的利用和减少污染物排放进行深入研究。

同时，沥青改性技术也将更加注重可持续发展，推进路面绿色化和智能化。

2. 基于多学科学科的研究模式沥青改性技术的研究要求涉及多学科多领域的知识，如材料科学、交通工程、化学、环境科学等。

未来，沥青改性技术的研究模式将更加基于多学科学科的研究模式，以实现更高效的创新和发展。

3. 交流合作、资源共享不同国家和地区在沥青改性技术研究和应用方面存在差异。

未来，沥青改性技术领域将更加倡导国际交流、合作和资源共享，以促进沥青改性技术的跨国发展和应用。

三、结束语沥青改性技术是道路建设和维护领域的重要技术之一，具有重大的经济、社会和环境效益。

在未来的发展中，我们将更加重视沥青改性技术的环保化和可持续发展，基于多学科学科进行研究模式创新，强化交流合作和资源共享等方面的措施，以推动沥青改性技术更好的发展和应用。

SBS改性沥青机理研究一、本文概述随着交通事业的飞速发展，道路建设和维护对于沥青材料的要求越来越高。

SBS改性沥青作为一种性能优异的道路材料，已经在全球范围内得到了广泛的应用。

本文旨在深入研究SBS改性沥青的机理，以期为提高道路使用寿命、降低维护成本提供理论支持。

本文将概述SBS改性沥青的基本概念、发展历程及其在道路工程中的应用现状。

随后，文章将详细探讨SBS改性沥青的改性机理，包括SBS的分子结构、改性过程中的物理化学变化以及改性沥青的性能提升等方面。

本文还将通过实验研究，分析SBS改性沥青在不同条件下的性能表现，并对比传统沥青与SBS改性沥青的性能差异。

本文将对SBS改性沥青的应用前景进行展望，并提出针对性的建议，以期推动SBS改性沥青在道路工程中的进一步应用与发展。

通过本文的研究，将为道路工程领域提供更为全面、深入的SBS改性沥青机理认识，为相关领域的科研和实践工作提供有益的参考。

二、SBS改性沥青的制备与表征SBS改性沥青的制备是研究其改性机理的关键步骤。

制备过程中，首先选择高质量的基质沥青和SBS橡胶作为原料，保证产品的基本性能。

接着，通过特定的加工工艺，如熔融共混法，将SBS橡胶均匀分散在基质沥青中，形成稳定的SBS改性沥青。

在这个过程中，SBS橡胶的分子链会与基质沥青中的组分发生相互作用，如吸附、溶解和扩散，从而实现改性效果。

为了表征SBS改性沥青的性能，我们采用了一系列实验方法。

通过粘度测试，可以了解SBS改性沥青的流动性和施工性能。

动态剪切流变实验（DSR）可以评估SBS改性沥青的高温抗车辙性能。

我们还通过弯曲梁流变实验（BBR）来评价其低温抗裂性能。

这些实验结果可以为SBS改性沥青的应用提供重要依据。

除了以上基本性能测试，我们还对SBS改性沥青的微观结构进行了表征。

通过扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察，可以直观地了解SBS橡胶在基质沥青中的分散状态以及其与基质沥青的相互作用情况。

沥青流变性能的研究沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质要求，其流变性对沥青路面的性能具有重大影响。

抗流变性能差的沥青路面将会出现车辙、断裂等问题，严重缩短高速公路的使用寿命。

沥青流变研究的样品包括沥青、改性沥青和沥青混合料。

完整的沥青流变性研究，需要涵盖这三种样品。

沥青主要由烷烃（平均相对分子质量在500～800之间）、芳香烃（平均相对分子质量在800～1000之间）、胶质（平均相对分子质量在1300～1800之间）、沥青质（是高度缩合的芳香烃，平均相对分子质量在数千到一万之间）等成分混合而成。

原料沥青的流变性较差，因此在要求严格的高等级公路中，普遍使用改性沥青，如目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青- SBS改性沥青，由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜，在道路改性沥青中占有很大的份额。

其他的还有PE、EV A、SBR 改性沥青等。

沥青及改性沥青都是流变性相当复杂的混合体系，相应的流变测试方法众多，本文仅就AASHTO和SHRP中的研究方法做一简单介绍。

1993年，美国联邦高速公路管理局（FHWA）的美国国家公路和运输协会（AASHTO）制定了“国家战略性公路研究计划（Strategic Highway Research Program，简称SHRP）”，该计划的研究成果称为Superpave TM，提出了一个按照沥青的路用性能分级（PG分级）的沥青结合料规范，该规范是SHRP计划研究成果的精髓。

PG分级直接采用沥青路面所能承受的高温和低温所形成的温度差作为设计温度范围。

在PG性能分级规范中，用路面最高设计温度下的动态剪切流变试验（DSR）所测的抗车辙因子（G*/sinδ）表征沥青的高温性能，车辙因子G*/Sinδ表明胶浆抵抗流动变形的能力，G*/Sinδ值越大, 则沥青胶浆抵抗高温车辙的能力越强。

在AASHTO《美国各州公路工作者协会设计方法》设计TP5-98 (AASHTO TP5-98，现已更新为T315-08）中明确规定了动态剪切流变测量方法。

SBS改性沥青老化行为研究进展及展望梁海文【摘要】SBS改性沥青因其拥有良好高低温性能而在道路工程中备受青睐,但易老化限制了进一步推广应用.本文在总结归纳目前SBS改性沥青老化研究基础之上,分别从路用环境、宏观性能和微观结构等角度分析SBS改性沥青老化行为.对SBS改性沥青老化与再生的研究对探索提高SBS改性沥青抗老化性和开发更优良的再生方法具有重要的现实意义.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2018(047)005【总页数】4页(P110-113)【关键词】SBS;SBS改性沥青;老化;再生【作者】梁海文【作者单位】中铁第一勘察设计院集团,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】TU571SBS即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其中PS段(聚苯乙烯)为硬段，Tg为95℃；PB段(聚丁二烯)为软段，Tg为-80℃。

沥青路面的环境温度正处于这两个玻璃化转变温度之间[1-8]。

因此在沥青中加入SBS后，在沥青中形成了PS链段相互接触的空间网络弹性结构，该结构使基质沥青的高低温性能有较大改善。

作为高分子材料SBS同样面临易老化降解问题。

因此，SBS改性沥青的老化，不仅有基质沥青的老化和SBS的老化，还有SBS在基质沥青中发生溶胀交联所形成的新胶体结构的老化[9-15]。

受道路复杂环境影响，SBS改性沥青混凝土道路已发生不同程度老化，面临着大修和改建。

因此，笔者在研读大量国内外文献的基础上，对目前SBS改性沥青老化的研究手段做了较全面的整理，旨在了解研究现状，针对改性沥青存在问题提出建议。

1 SBS改性沥青老化研究进展SBS改性沥青老化首先体现在性能衰退上，在车辆荷载和各种环境因素作用下，其老化也就随之产生。

开展SBS 改性沥青老化研究是为了提出抗老化性能优良的SBS改性沥青和老化沥青的再生技术手段。

SBS改性沥青老化并非二者单独老化的叠加，在SBS改性沥青老化进程中，SBS 分子老化降解对沥青老化有一个延缓作用，而沥青包裹着SBS对其起到个保护作用[6，16]。

聚氨酯改性沥青的发展研究综述摘要：聚合物改性沥青自进入人们的视野以来，其功能性和制备工艺不断得到优化，在改善行车舒适度、延长沥青路面的使用寿命方面取得了非常显著的效果。

但当前，传统的聚合物改性沥青在生产、贮存以及性能上仍差强人意。

因此，需要寻求一种可有效弥补上述缺陷的新型沥青改性剂。

本文主要归纳了聚氨酯作为改性剂对沥青进行改性的研究进展，并分别从防水工程、路用工程和生物基与可循环再利用三个方面概述了聚氨酯改性沥青的应用，提出了聚氨酯改性沥青研究中存在的问题，同时对聚氨酯改性沥青的发展趋势进行了展望。

关键词：聚氨酯；改性沥青；聚合物；0引言为了能够有效应对上述沥青路面遇到的问题，提高沥青路面的通行质量和使用寿命。

针对道路石油沥青进行物化改性研究，以此大幅度提升沥青路面的使用性能的关键技术，即聚合物改性沥青技术，受到道路工作者的高度重视。

所谓改性沥青技术，据我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的定义：“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），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，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”。

但当前，在聚合物改性沥青的研究上仍面临以下三点亟待解决的关键性技术问题：相容性、溶胀、分散性。

因此，寻求一种集高性能与高附加值于一体的高分子沥青改性剂，是解决目前所面临问题的关键[1]。

聚氨酯是一种正在蓬勃兴起的有机高分子材料，应用聚氨酯作为沥青改性剂无论是从耐久性能或是弹性恢复能力等均要强于传统的聚合物改性剂。

这主要源于聚氨酯改性剂的加入可以大幅度提高基质沥青的弹性性能，而这一性能的增加，可以对车辆负荷及环境荷载等因素下的塑性变形产生较强的抵抗能力。

这将极大地延长了沥青路面的使用寿命，并且能够有效提升道路的使用品质。

聚氨酯改性沥青的研究不仅丰富了我国改性沥青的品种，而且，在达到延长道路使用寿命效果的同时，亦能降低公路的运营维修成本，提高沥青路面的行车舒适度等。

聚合物改性沥青流变学研究摘要：在沥青作为道路建设材料的发展过程中，科研工作者对沥青改性剂的种类和掺量做了非常多的研究和报道，文章基于动态剪切流变仪DSR，围绕着聚合物改性沥青，针对其流变性能，通过对于动态剪切流变试验，重复蠕变恢复试验以及零剪切粘度等试验的研究，结果表明：橡胶类改性沥青、热塑性橡胶类改性沥青、树脂类改性沥青及复合改性沥青的流变学性质有相似之处，均会随着温度的升高，抗车辙能力减弱；随着改性剂的用量增加，抗车辙能力增强。

但是针对不同种类的聚合物改性沥青，其中的具体指标的变化又不会完全一致，因此需要根据当地气候条件，路面状况选择合适的改性沥青进行施工。

并且设想通过优化改性材料和加工工艺来制作低相位角δ的聚合物改性沥青，展望了对于研究低滚阻沥青的应用前景。

关键词：聚合物改性沥青；流变学；车辙因子；相位角前言由于近年道路交通流量的迅猛增长, 行车荷载的大大增加以及交通渠化等因素的综合影响[1]，现代交通对沥青路面的高温抗车辙能力的要求进一步加强 , 而采用高质量的改性沥青材料成为提高沥青路面质量的主要技术措施之一。

所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。

随着改性剂的加入，使沥青在高温条件下不易发生车辙现象，在低温条件下不会硬化导致路面开裂，提高了沥青的流变性能，因此通过研究改性沥青的流变特性，可以进一步的了解其改性机理，从而能够更好的适应路面环境。

1.聚合物改性沥青流变学1.1 重复蠕变与恢复试验重复蠕变与恢复试验的原理为通过加载 1s 的蠕变试验，卸载进行 9s 的变形恢复，完成一次蠕变恢复过程，不断重复进行 100 次蠕变恢复过程的循环[2]。

该方法较好的模拟了路面在行车荷载作用下的变形发展过程，比较全面的考虑了沥青材料的高温变形能力，克服了动态剪切流变仪的缺陷[3]。

-144-科学技术创新2019.13改性沥青的研究现状分析戚春华赵玉芳高明星(内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010()10)摘要：为了适应交通量的迅猛发展、车辆重载以及复杂的气候变化，对路面材料的性能提出更高的要求，普通沥青已无法满足，必须对沥青进行改性，研发出具有良好路用性能的改性沥青，满足现代道路发展的需要。

对改性沥青的起源与发展进行总结分析，归纳现有研究存在的不足以及改性沥青的发展应解决的问题结果表明：多聚磷酸、SBS、环氧树脂、硅藻土、纳米材料等将是今后制备复合改性沥青的重要材料；对改性沥青改性机理认识不足、改性材料与沥青的相容性问题以及改性沥青的存储稳定性问题是制约改性沥青推广应用的重要原因。

关键词:改性沥青；改性材料；制备工艺；发展中图分类号:U414文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)13-0144-02近年来，随着交通量的迅猛发展,车辆重载以及复杂的气候变化.对公路路面材料的性能提出了更高的要求。

普通沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪声低,开放交通快,养护简便等优点，但也存在感温性能差,弹性和耐老化性能差，高温易流淌和低温易脆裂等缺点。

基于普通沥青路面存在的缺点难以满足现代道路的使用要求,必须对其进行改性研究,使其满足现代道路建设的要求。

目前有些改性沥青的制备工艺已经相当成熟,对各种新型材料的使用也进行了大量研究.然而对改性沥青的改性机理的研究还缺少深刻的认识。

本文通过对改性沥青的起源与发展进行分析总结，归纳现有研究存在的不足以及改性沥青的发展应解决的关键问题。

1改性沥青的组成成分研究研究发现每种改性剂都有各自的优缺点，比如橡胶改性沥青制备工艺简单，稳定性差，不易贮存，多聚磷酸价格低廉，对沥青高温和老化性能的改善效果较为明显，低温性能较差,SBR改性沥青制备工艺简单,价格低廉，但高温稳定性差，多用于高寒高海拔地区,SBS改性沥青的弹性、低温性能、耐老化等性能均有所提高，对于高寒地区来说，低温性能稍显不足，多用于炎热地区，环氧树脂改性沥青能提高沥青材料的粘附力、拉伸强度以及断裂延伸率，有很高的强度，优良的温度稳定性，且高温条件下抗变形能力较好,制备工艺复杂，施工较难。

总第３０２期交　通　科　技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３０２　２０２０第５期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．５Ｏｃｔ．２０２０ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２０．０５．０３０收稿日期：２０２０ ０４ ０８ＴＢ＋ＳＢＳ复合改性沥青的流变性能研究李　旭　郭仪南　龚修平（成都交通投资集团有限公司　成都　６１００４１）摘　要　文中研究掺入不同剂量的硫磺、ＳＢＳ改性剂对ＴＢ沥青复合改性的影响。

通过离析试验、多重应力蠕变回复试验、低温小梁蠕变试验，研究材料的流变性能。

结果表明，ＴＢ沥青、ＳＢＳ聚合物、硫磺之间的交互作用，改善了ＴＢ沥青的高温流变性质、弹性性质，特别在临界硫磺用量下，流变性质发生显著变化；３％的ＳＢＳ改性剂可以较好地保留ＴＢ沥青的低温性能；基于实验结果，推荐埃索基质沥青＋１５％胶粉＋３％ＳＢＳ改性剂＋０．２％或０．３％硫磺的配比。

关键词　道路材料　溶解性胶粉改性沥青　复合改性　流变性能　反应机理中图分类号　Ｕ４１４．７＋５ 胶粉改性沥青（ｔｅｒｍｉｎａｌｂｌｅｎｄ，ＴＢ沥青）是一种改良后的橡胶沥青，在国内外尚没有统一的名称［１］。

鉴于该类胶粉沥青在三氯乙烯中的溶解度可以达到９９％以上，因此，本研究中统一将其定义为“溶解性胶粉改性沥青”。

目前，对溶解性胶粉改性沥青的性能评价主要分为试验路评价、加速加载试验、混合料室内试验，且多集中于美国。

国内针对溶解性胶粉改性沥青的性能研究不多。

黄明［２］将ＴＢ沥青与橡胶沥青、ＳＢＳ改性沥青的疲劳与高温性能进行对比研究，认为ＴＢ沥青混合料具有优异的抗疲劳性能，但是高温性能较差。

Ｗａｎｇ和Ｌｉ等［３ ４］亦发现ＴＢ沥青低温和抗疲劳性能优异，但高温性能不足。

为进一步提高ＴＢ沥青的性能，国内外常用做法是向ＴＢ沥青中加入改性剂进行复合改性。

秦慧［５］将岩沥青与ＴＢ胶粉复合沥青性能复合，发现仅掺加青川岩沥青会降低ＴＢ沥青的低温性能，掺加青川岩沥青与ＳＢＳ改性剂则显著提高了ＴＢ沥青及其混合料的高温性能，同时在一定程度上保留ＴＢ胶粉改性沥青低温性能突出的特点。