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改性沥青新材料在公路道路中的应用一、改性沥青新材料的特点改性沥青新材料是一种通过对沥青进行改性处理而得到的新型路面材料。
相比于传统的沥青混凝土材料，改性沥青具有以下几个明显的特点：1. 抗老化性能好。
由于改性剂的加入，改性沥青具有更好的抗氧化性能和抗紫外线能力，使得路面更加耐久。
2. 抗沉陷性能好。
改性沥青的黏度大大提高，能够有效减少路面的沉陷，提高路面的承载能力。
3. 抗水性能好。
改性沥青具有良好的耐水性和耐潮湿性，能够有效防止路面松软或热胀冷缩现象的发生。
4. 抗风化性能好。
由于改性沥青中添加了一定的聚合物改性剂，使得路面更加抗风化，能够在恶劣的环境下保持较长时间的良好性能。
5. 抗疲劳性好。
改性沥青具有更好的柔性和弹性，可以有效减少路面的裂缝和疲劳损伤，提高路面的使用寿命。
二、改性沥青新材料在公路道路中的应用改性沥青新材料在公路道路中的应用主要包括以下几个方面：1. 高性能路面混凝土高性能路面混凝土是一种由改性沥青和特种骨料组成的新型路面材料。
它具有高抗压强度、良好的耐久性和优异的耐水性能，是理想的公路路面材料。
采用高性能路面混凝土可以大大提高公路的抗压能力和使用寿命，减少路面的裂缝和损伤，提高道路的平整度和舒适性。
2. 高强度路面沥青高强度路面沥青是一种采用改性沥青作为黏结剂的新型路面材料。
它具有高强度、良好的柔性和耐久性，适用于高速公路、高桥梁和特殊地质条件下的路面工程。
采用高强度路面沥青可以有效提高路面的承载能力和抗风化能力，延长路面的使用寿命，减少维护成本。
4. 防水隔离层改性沥青新材料还可以用于公路道路的防水隔离层。
通过在路面基层和面层之间设置改性沥青防水隔离层，可以有效阻止地下水的上浸和土壤的软化，延长路面的使用寿命，提高路面的稳定性和平整度。
5. 路面维修在现有的公路路面维修中，采用改性沥青新材料进行路面修复和养护也取得了良好的效果。
通过添加改性剂的方式，可以有效提高路面修补材料的黏结性和耐久性，使得路面修复更加牢固和耐久。
纳米二氧化钛在沥青路面中的综合应用赵路;钱国平【摘要】In the asphalt pavement application, titanium dioxide nanoparticles as a catalyst be used to degrade automobile exhaust, and improve the mechanical properties and durability of asphalt pavement in a certain extent. This paper summarizes the application of nanometer titanium dioxide in asphalt and asphalt mixture in the above two aspects, and prospect the development of nano titanium dioxide in the direction of the two study.% 纳米二氧化钛可以很好地催化降解汽车尾气，并在一定程度上改善沥青路面的力学性能和耐久性。
本文从以上两方面归纳了纳米二氧化钛在沥青和沥青混合料中的中的应用，最后对纳米二氧化钛在这两个研究方向的发展进行了展望。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】3页(P144-146)【关键词】纳米二氧化钛;沥青改性;催化降解;汽车尾气【作者】赵路;钱国平【作者单位】长沙理工大学，长沙 410004;长沙理工大学，长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】U410 引言随着科技的高速发展，汽车保有量呈不断增长的趋势，大量汽车排放出的尾气导致生态环境不断恶化，如何改善人类赖以生存的环境已经成为亟待解决的难题。
光催化降解污染物由于其新颖性、能源消耗少、环境友好等特点逐渐成为处理工业污染的一项新课题。
改性沥青路面材料的性能与使用研究摘要：改性沥青路面材料是一种常用的路面材料，它在提高路面性能和延长路面使用寿命方面具有重要作用。
本研究旨在探讨改性沥青路面材料的性能、影响因素以及在实际应用中的使用情况。
通过实验室测试和实际案例研究，我们发现改性沥青路面材料可以显著提高路面的抗剪强度、抗龟裂性能和耐久性，从而有效减少路面病害的发生。
然而，改性沥青路面材料的使用还面临着一些挑战，例如耐久性难以评估、成本较高等。
因此，在今后的研究中，需要进一步探索改性沥青路面材料的性能与使用问题，并采取相应的解决措施。
1. 引言改性沥青路面材料是指通过在沥青中添加改性剂，以提高路面的抗剪强度、抗龟裂性能和耐久性的一种路面材料。
随着交通运输的发展和车辆数量的增加，对路面性能要求越来越高。
因此，改性沥青路面材料的研究与应用具有重要的意义。
2. 改性沥青路面材料的性能改性沥青路面材料的主要性能包括抗剪强度、抗龟裂性能和耐久性等方面。
实验室测试结果表明，改性沥青路面材料相比传统沥青路面材料，具有更高的抗剪强度和更好的抗龟裂性能。
此外，改性沥青路面材料还能够提高路面的耐久性，减少路面病害的发生。
3. 影响改性沥青路面材料性能的因素改性沥青路面材料的性能受到多个因素的影响，包括改性剂类型和含量、沥青粘度、混合料配合比、施工工艺等。
其中，改性剂类型和含量是影响性能最重要的因素之一。
不同的改性剂具有不同的性能改善效果，因此在选择改性剂时需要根据实际情况进行合理选择和设计。
4. 改性沥青路面材料的应用案例研究通过实际的应用案例研究，我们发现改性沥青路面材料在路面修复和新建工程中具有较好的效果。
在一次路面修复工程中，将改性沥青路面材料用于裂缝填充，结果显示填充的裂缝能够有效地抵抗剪切和拉伸，减少了路面水平和垂直位移，提高了路面的使用寿命。
另外，在一座新建路面的施工中，使用改性沥青路面材料代替传统沥青路面材料，结果显示新建路面的抗剪强度和抗龟裂性能得到了明显提高。
Roads and Bridges道路桥梁83纳米技术在沥青路面中的应用研究黄方（重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）01-0083-01摘要：交通量随着道路建设的高速发展也在逐年增加，道路的病害仍旧存在。
近些年来在道路材料研究领域逐渐开始了纳米改性沥青的研究，来满足交通发展的需要。
本文首先介绍了纳米材料改性沥青的制备工艺以及其对沥青混合料的性能的影响，又叙述了复合式聚合物纳米改性沥青及混合料和其他的一些特殊性能，最后进行了总结与展望。
关键词：道路工程；沥青路面；纳米材料；聚合物改性沥青0 引言近些年来，为了实现高质量的道路使用性能，道路相关工作人员已经尝试纳米改性沥青的开发和研究。
纳米材料指的是结构单元的尺寸为1-100纳米，它具有大表面的效应，阶梯状的结构分布于超微粒子的表面，包含了很容易与外来原子吸附的高表面能的不安定原子。
以维数来划分有零维，一维，二维，三维纳米材料，比如纳米粒子，纳米碳管，纳米层状硅酸盐等。
1 纳米材料改性沥青1.1纳米材料改性沥青的制备纳米粒子的粒径虽小但表面能较高，常自发团聚，这很大程度上降低了纳米粒子的效果，应改善纳米粒子在液相介质中的分散和稳定性。
纳米粒子在沥青中的分散通常有物理法和化学法，分散剂可以减少纳米粒子团聚；加热沥青降低其粘度；强力剪切搅拌克服纳米粒子之间的团聚。
目前，无机非金属纳米材料常用来制备纳米改性沥青，主要包括纳米SiO2 , TiO2 , CaCO3 , ZnO,Fe2O3,纳米蒙脱土等氧化物或碳酸盐。
1.2纳米材料对沥青混合料性能的影响沥青路面的性能与沥青混合料有着直接的关系，因而要通过沥青混合料的路用性能试验来验证纳米改性沥青的可靠性。
马峰等人对零维纳米CaCO3改性沥青进行了研究表明其可以有效地改善沥青各项基本路用性能，沥青软化点升高，但针入度降低，对于基质沥青的针入度对数与温度满足直线关系是否对纳米碳酸钙改性沥青同样适用还需要进一步的研究来证明。
改性沥青及其效果评价指标
所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料，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而制成的沥青结合料”。
改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加人的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。
改性效果的好坏，主要用改性沥青指标来进行评价，改性沥青的评价指标为：
(1)感温性指标：针入度指数(针入度)。
(2)低温性能指标：5℃延度和当量脆点。
(3)高温性能指标：60℃粘度、软化点与当量软化点。
(4)热稳定性(耐老化)指标：旋转薄膜烘箱试验。
(5)沥青粘弹效应指标：弹性恢复。
⑥沥青与集料握裹力指标：粘韧性试验。
⑦施工及安全指标：闪点、135℃运动粘度。
⑧离析指标：软化点差。
纳米改性沥青及路用性能研究
摘要：
纳米材料由于其特殊的物理性质，在材料学中的应用越来越广泛，纳米改性沥青的研究成为路面材料研究的热点。
本文通过介绍纳米改性沥青及其研究现状，并结合实验数据，分析得出纳米改性沥青的路用性能，最后对纳米改性沥青的应用前景进行展望。
关键词：纳米材料，纳米改性沥青，路用性能；
正文：
1.纳米材料简介
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。
这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
2.纳米改性沥青介绍及其研究现状
纳米材料改性沥青的研究是道路交通材料研究中的热点和前沿课题，纳米粒子与沥青的相容性以及在沥青中的分散和稳定性是决定纳米材料改善沥青各项性能的关键。
具有改性性能的纳米颗粒在沥青的改性方面表现出优良的混融、增强和增韧性能，对改善沥青混合料路用性能具有良好的效果。
纳米改性沥青路用性能纳米粒子的比表面积很大，表面能高，处于非热力学稳定态，很容易团聚在一起，形成带有若干弱连接界面的尺寸较大团聚体，这种团聚的二次粒子难以发挥其纳米效应，使材料达不到理想的性能。
而且由于表面有大量硅羟基，使得纳米Ⅰ具有强亲水性，在有机基体中的分散性和浸润性很差。
因此要使纳米粒子对沥青产生改性作用，必须要对纳米粒子进行表面改性或进行分散处理，克服纳米粒子的团聚，同时使之由强亲水性转为一定程度的疏水性，从而与有机基体之间形成良好相容性。
近些年来，在交通材料的各个领域越来越多的使用纳米材料和纳米技术，其中一个较为重要的研究方向即纳米材料改性沥青，该项技术是通过各种手段将某种纳米材料融入到沥青材料中，通过纳米效应改善沥青的高温稳定性、抗疲劳性、摩擦性能( 防滑性能) 、抗老化性等性能。
美国材料研究学会于1994 年首次正式提出纳米材料工程的新概念，并促成了纳米材料与技术的基础研究和应用研究并行发展的新局面。
被改性材料掺入纳米粒子后，纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应会使原材料形成特殊的性能，这些效应既有物理作用也有化学作用。
就纳米改性沥青来说，究其与其他沥青产生性能悬殊的原因是因为纳米材料
从微观结构上改变了沥青的各种性能。
因此，纳米材料相对于其他沥青改性材料具有较大优势，因为它是从结构方面对沥青进行改善。
由于纳米改性沥青的各项优良性能，使其成为国内外沥青材料研究的热点和前沿，同时，在交通材料研究和应用的方面也成为新的经济增长点。
近几年，美国联邦公路局( FHWA) 在道路材料纳米层面上投入大量的研究，并与美国国家标准技术研究所( NIST) 、怀俄明州立大学美国西部研究院( WＲI) 对纳米技术改善机理进行了大量的研究工作，目前已取得丰富的前期研究成果。
2010 年6 月，欧洲沥青技术联合会( EATA) 举行了第四届EATA 大会，其中“沥青中的纳米技术”是该次大会的研讨主题之一。
国内学者对纳米材料的的研究首先表现在对于材料自身的复合改性、功能化、智能化的关注，并逐步将目光从宏观转入到微观进行研究，有些学者采用如光谱分析、扫描隧道、核磁共振等先进的材料分析手段进行分析研究道路材料。
可以说，纳米材料与技术已成在沥青路面中的应用研究趋势。
目前使用较多的纳米材料是层状纳米硅酸盐，并已积累了部分研究成果。
荷兰Ｄｅｌｆｔ大学将蒙脱土纳米粘土用于沥青改性［５］，对所得改性沥青及沥青混合料的路用性能做了较为全面的测试，发现其抗老化、抗车辙及力学性能都有所提高。
姜海涛等［６－９］也使用蒙脱土纳米层状硅酸盐改性沥青，发现沥青的老化性能、混合料的高温和水稳性能均显著提高。
纳米层状硅酸盐改性沥青的研究虽然取得了一定成果，但还是存在一些明显缺陷：①沥青为大分子复杂化合物，与层状硅酸盐二者之间形成良好插层型和剥离型的条件较苛刻；②层状硅酸盐即使完全溶胀或剥离，也只是二维（片状）纳米材料，几何尺寸较大，不易与沥青混合均匀；
③片状颗粒易带较多的表面电荷，增加了静电聚结力，不利于沥青－层状硅
酸盐纳米体系的形成和分散。
与二维层状结构的层状纳米硅酸盐相比，纳米ＺｎＯ和纳米ＣａＣＯ３等无机纳米粒子不存在这些缺陷，且正好与沥青（或高聚物材料）性能互补。
无机纳米粒子的加入还有利于改善沥青的摩擦性能和抗老化性能等［１０］。
ＲＩＬＥＭ国际材料与结构协会也于２００８年专门成立了纳米沥青技术协会（ＴＣｏｆＮＢＭ），并计划于２０１３年召开第一届国际纳米沥青会议，可见纳米技术已经为沥青改性带来了全新的视野，必将成为沥青改性的一个趋势。
本文采用纳米Ⅰ作为改性剂，研究纳米改性沥青的制备工艺，评价其路用性能，探索改性沥青的新技术，为纳米改性沥青的发展提供理论基础。
3.路用性能
通过实验，来研究纳米沥青的改性作用。
试验中采用３大指标２５℃针入度、软化点、１０℃延度作为改性效果的评价手段来评价改性沥青的综合路用性能，同时采用６０℃动力粘度作为评价改性沥青高温稳定性能的指标，其中针入度反映沥青硬度，软化点和６０℃动力粘度反映高温性能，１０℃延度反映低温性能。
高温等级由DSR试验确定，低温等级由BBR和DTT试验确定。
根据Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ沥青结合料规范中有关路面性能的要求对沥青进行分级。
通过实验，得到如下实验结果：
由表１可以看出，添加纳米Ⅰ后基质沥青的针入度减小，软化点和粘度提高，延度降低，且添加量越大，改善效果越明显。
纳米Ⅰ具有巨大的比表面积，其表面能量可以显著改变沥青的性能，使沥青的高温性能得以提高，如质量分数为７％时，软化点可以提高１０℃，６０℃粘度提高了３倍以上；但纳米Ⅰ的掺入可能会造成低温性能的下降。
由表２可以看出，各种表面改性纳米Ⅰ的掺入，使得基质沥青性能均有不同程度的改变，如软化点与粘度有不同程度的提高，延度有所降低，针入度则没有明显的变化规律。
而与未改性的纳米Ⅰ相比，改性之后对基质沥青性能的改善效果不但没有提高，反而有所削弱。
(原因可能是，本文中所选用的几种方案，均为复合材料领域常用的方案，在改性沥青领域尚无前人尝试过；或者是由于市售产品的质量问题，未能实现纳米粒子的有效改性所致。
总之，试验结果表明，这些方案并不适合于沥青改性，同时也说明，纳米粒子的表面改性对沥青的性能有显著影响，不同的表面改性工艺导致不同的改性效果，应根据基体材料的特殊属性选择适宜的改性方案)改性材料的选择不同，会对其性能产生不同的影响。
由表５可以看出，以６４℃的车辙因子作为高温评价指标，不论是基质沥青还是ＳＢＳ改性沥青，纳米Ⅰ的加入都可以明显改善其高温性能。
如果不考虑老化的影响，以原样沥青Ｇ＊／ｓｉｎ（δ）＞１．０ｋＰａ作为高温分级标准，纳米Ⅰ改性沥青比基质沥青提高了２个温度等级，与ＳＢＳ改性沥青相当，而纳米Ⅰ与ＳＢＳ复合改性沥青在此基础上又提高了１个温度等级，表明纳米Ⅰ可以显著提高沥青的高温性能。
由图２和表７说明纳米Ⅰ的加入降低了基质沥青的低温抗断裂性能，这与低温延度指标的结果是一致的。
而对于ＳＢＳ改性沥青，纳米Ⅰ的加入则使ｍ值增大，提高了低温性能，这也与低温延度指标的规律一致。
然而ＳＢＳ改性沥青的ｍ值比基质沥青小很多，若据此推断ＳＢＳ改性沥青的低温性能差
是不科学的，因为大量试验数据和工程经验表明ＳＢＳ可改善沥青的低温性能［２４－２７］。
有研究指出［２８］，由于弹性体类（如ＳＢＳ）改性沥青的应力松弛模式同塑性体类及非改性沥青有显著的差异，导致ＰＧ分级往往会低估弹性体类（如ＳＢＳ）改性沥青的低温抗裂能力。
因此，纳米改性沥青的低温性能还有待进一步研究。
纳米材料改性沥青的路用特点：（１）添加适量的纳米Ⅰ可以使基质沥青的高温性能显著提高，但低温性能可能会有所下降。
在ＳＢＳ改性沥青的基础上制备的纳米Ⅰ与ＳＢＳ复合改性沥青，能使基质沥青的性能进一步提高，表现为高、低温路用性能指标的全面提高。
（２）纳米粒子的表面改性对改性沥青的性能有显著影响，有必要开发适用于改性沥青的纳米粒子表面改性方案，以充分发挥粒子的纳米改性效应。
（３）采用ＤＳＲ和ＢＢＲ试验，进一步评价沥青的改性效果，得到的结论与常规指标试验基本相同。
在进行频率扫描试验时发现，随着频率的增加，纳米Ⅰ加入的影响逐渐减弱，表明纳米Ⅰ在低频条件下的影响可能更为显著。
根据时温等效原则，纳米Ⅰ对沥青高温性能的改善可能更为有效。
结语:
纳米技术逐渐渗透到交通建筑材料领域，且已开始将纳米技术应用于沥青材料技术的研究和开发，以提高沥青混凝土路面的路用性能，满足交通发展的需要。
纳米材料对沥青有明显的改性作用，但没有规律可循，因此加强纳米改性沥青改性机理的研究仍是十分必要的。
纳米技术作为改善沥青性能的一种有效手段，其研究与应用将会逐渐得到重视与发展，为道路建设做出贡献！。
