高性能SBR復(fù)合改性瀝青研究

關(guān)怡多

（中路高科交通檢測(cè)檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司，北京 100080）

0 引言

交通運(yùn)輸行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，不僅關(guān)乎人們的日常出行，對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和建設(shè)也有著至關(guān)重要的作用。隨著交通出行需求的增加，道路不僅要承受日益增加的交通荷載，也需要適應(yīng)一些惡劣的氣候環(huán)境。傳統(tǒng)的瀝青路面逐漸暴露出其在高溫、低溫和重負(fù)荷條件下的一系列問(wèn)題。例如，高溫容易使瀝青軟化，而低溫下瀝青易發(fā)生脆裂，交通荷載易導(dǎo)致路面變形等。這些問(wèn)題給道路的使用壽命和使用安全造成嚴(yán)重威脅，因此加強(qiáng)對(duì)新型瀝青材料的研究和應(yīng)用顯得愈發(fā)重要。

1 高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的概述及制備

對(duì)于改性瀝青的研究，最早始于國(guó)外。從19 世紀(jì)法國(guó)使用天然橡膠制備改性瀝青至今，關(guān)于改性瀝青的研究發(fā)展已經(jīng)有上百年的歷史。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)約有140×104t/a 的廢舊輪胎，增長(zhǎng)速度年均15%，利用率卻僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的30%左右，因此，加強(qiáng)對(duì)復(fù)合改性瀝青的應(yīng)用對(duì)于道路工程施工具有重要意義。SBR 復(fù)合改性瀝青是一種采用丁苯橡膠作為改性劑的道路材料。通過(guò)在傳統(tǒng)瀝青中引入丁苯橡膠，以改善瀝青路面的力學(xué)性能、穩(wěn)定性和耐久性。SBR 復(fù)合改性瀝青在高溫下具有良好的彈性和穩(wěn)定性，可以有效減緩瀝青的軟化和變形[1]。

SBR 復(fù)合改性瀝青的制備一般有兩種思路，一種是向基質(zhì)瀝青中加入SBR 制備改性瀝青，另一種是將SBR 作為添加劑，將其加入廢橡膠粉改性瀝青中（見(jiàn)圖1），由于涉及瀝青和SBR 丁苯膠乳的混合，因此需要綜合考慮混合比例、溫度和剪切等因素。制備SBR復(fù)合改性瀝青的重點(diǎn)在于選取高質(zhì)量的原材料，一般情況下，常用的瀝青原材料為道路用石油瀝青，而SBR 丁苯膠乳則通過(guò)聚合丁苯和丁二烯來(lái)獲得，選用具有一定分子量的SBR 丁苯膠乳，可以有效改善瀝青的性能。此外，還需要準(zhǔn)備一些輔助材料，如增黏劑、抗老化劑等，用于調(diào)節(jié)復(fù)合改性瀝青的性能?；旌鲜荢BR 復(fù)合改性瀝青制備過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，需要控制瀝青和SBR 丁苯膠乳的比例，通常以質(zhì)量比或體積比來(lái)表示。溫度的選擇會(huì)影響到瀝青和SBR 丁苯膠乳的混合均勻性和相容性，需將瀝青預(yù)熱至一定溫度，然后將SBR 加入其中，通過(guò)攪拌等方式進(jìn)行混合。較高的溫度有利于降低SBR 的黏度，促進(jìn)與瀝青的混合，但過(guò)高的溫度可能引起SBR 的熱分解和氧化，影響瀝青的性能。剪切作用是SBR 復(fù)合改性瀝青制備過(guò)程中的又一重要因素，其有助于提高復(fù)合改性瀝青的均勻性和相容性。在特定的試驗(yàn)室條件下，可采用高剪切攪拌器或其他剪切設(shè)備。

圖1 SBR 復(fù)合改性瀝青制備

2 高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的應(yīng)用場(chǎng)景

2.1 城市主干道路面

城市主干道路面是城市交通的關(guān)鍵組成，承載著大量車(chē)輛和行人流量。在高溫的夏季，城市主干道路面容易受到高溫的影響而軟化，導(dǎo)致路面變形，對(duì)車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。在此情況下，應(yīng)用SBR 復(fù)合改性瀝青可以有效減緩瀝青的軟化速度，保持路面的穩(wěn)定性和平整性，提高路面的耐久性，并有效減少路面龜裂的產(chǎn)生和擴(kuò)展，進(jìn)一步延長(zhǎng)路面壽命[2]。

此外，在城市主干道這樣高頻率使用的路段，路面容易受到車(chē)輛行駛和紫外線輻射的影響，而SBR 復(fù)合改性瀝青具有較強(qiáng)的抗老化性能，有利于延緩路面的老化速度，減少維護(hù)頻率和成本。在明確應(yīng)用高性能SBR 復(fù)合改性瀝青后，需要對(duì)城市主干道進(jìn)行交通調(diào)查和路面評(píng)估，掌握道路的交通流量、車(chē)輛荷載、路面狀況以及破損程度等信息；結(jié)合交通調(diào)查和路面評(píng)估結(jié)果，道路工程師將制訂相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，包括路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和施工方法等；選擇高性能SBR 復(fù)合改性瀝青和其他配套材料，如礦料、瀝青混合料、瀝青切割膠等，保障材料質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)原有路面進(jìn)行必要的修復(fù)和處理，包括填補(bǔ)裂縫、修復(fù)坑洼和刨除舊瀝青等，以確保路面的平整和穩(wěn)固；將高性能SBR 復(fù)合改性瀝青與礦料、填料等按照一定的比例進(jìn)行混合，確?；旌狭系木鶆蛐院头€(wěn)定性；采用瀝青鋪設(shè)機(jī)或手工鋪設(shè)將混合料均勻鋪設(shè)在路面上，并進(jìn)行初期壓實(shí)，確保路面的密實(shí)性；采用壓路機(jī)對(duì)新鋪設(shè)的瀝青進(jìn)行壓實(shí)，提高路面的密實(shí)度和抗壓性能。之后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證路面充分硬化和穩(wěn)固；根據(jù)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展路面標(biāo)線施劃，標(biāo)示車(chē)道、停車(chē)位等交通標(biāo)志，確保道路交通有序；在完成道路建設(shè)后，對(duì)路面進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)與維護(hù)，及時(shí)處理出現(xiàn)的裂縫和損壞[3]。

2.2 高速公路路面

高速公路是國(guó)家的交通干線，其路面要求具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性和高耐久性，但由于承載著大量的車(chē)輛交通，瀝青路面易受交通荷載影響而發(fā)生變形，同樣，高速公路因長(zhǎng)期承受交通荷載的頻繁作用，也易產(chǎn)生疲勞裂縫[4]。SBR 復(fù)合改性瀝青具有較高的抗變形能力，能夠有效規(guī)避路面沉陷和車(chē)轍問(wèn)題，同時(shí)，其能夠改善路面的抗疲勞性能，減緩裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，延長(zhǎng)路面的使用壽命。高速公路在長(zhǎng)期運(yùn)行的情況下，還容易受到風(fēng)雨等自然因素的影響，SBR 復(fù)合改性瀝青能夠有效增加路面的黏結(jié)性和抗剝落性，提高路面的穩(wěn)定性。

針對(duì)此種情況，應(yīng)先根據(jù)高速公路的交通流量、車(chē)速、車(chē)輛荷載以及路面狀況等信息進(jìn)行綜合調(diào)查和評(píng)估；制訂適合高速公路路面的設(shè)計(jì)方案，包括路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用；選擇高性能SBR 復(fù)合改性瀝青和其他相應(yīng)材料，并對(duì)高速公路路面進(jìn)行必要的修復(fù)和處理，確保路面的平整和穩(wěn)固；采用瀝青鋪設(shè)機(jī)對(duì)混合料進(jìn)行均勻鋪設(shè)，并進(jìn)行初期壓實(shí)，安排壓路機(jī)對(duì)新鋪設(shè)的瀝青進(jìn)行壓實(shí)，之后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和后期壓實(shí)；根據(jù)高速公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路面標(biāo)線施劃，對(duì)高速公路路面進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)與維護(hù)。

2.3 機(jī)場(chǎng)跑道

機(jī)場(chǎng)跑道是飛機(jī)起降和滑行的區(qū)域，對(duì)路面性能要求極高。機(jī)場(chǎng)跑道需要承受飛機(jī)的重壓和沖擊，而SBR 復(fù)合改性瀝青具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠保證路面的穩(wěn)定性和安全性。機(jī)場(chǎng)跑道易受雨水和積水的影響，得益于SBR 復(fù)合改性瀝青良好的抗水性能，能夠減少水損傷對(duì)路面的影響；在飛機(jī)起降過(guò)程中，跑道需要具有良好的抗滑性，而SBR 復(fù)合改性瀝青能夠提高路面的摩擦系數(shù)，確保飛機(jī)的安全起降。SBR 復(fù)合改性瀝青在該場(chǎng)景同其他場(chǎng)景的應(yīng)用有著一定的相似之處，首先，需對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道進(jìn)行交通調(diào)查和路面評(píng)估，了解機(jī)場(chǎng)跑道的負(fù)荷要求和使用情況；其次，根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道的特殊要求，制訂適合機(jī)場(chǎng)跑道的設(shè)計(jì)方案，包括路面結(jié)構(gòu)和材料選用；再次，選擇高性能SBR復(fù)合改性瀝青和其他配套材料，確保材料的質(zhì)量和性能，并對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道進(jìn)行必要的修復(fù)和處理，保證其平整和穩(wěn)固；最后，選用合理的施工機(jī)械進(jìn)行施工，并制訂科學(xué)的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，有序開(kāi)展維護(hù)工作[5]。

2.4 山區(qū)公路

山區(qū)公路地勢(shì)復(fù)雜，路況惡劣，路面要求具有較高的抗裂、抗滑和抗變形能力。山區(qū)公路易受氣候變化和地質(zhì)條件的影響，而SBR 復(fù)合改性瀝青能夠有效減少路面裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高路面的抗裂性能；山區(qū)公路多為蜿蜒曲折的路段，容易出現(xiàn)濕滑和結(jié)冰現(xiàn)象，SBR 復(fù)合改性瀝青能夠提高路面的摩擦系數(shù)，增強(qiáng)路面的抗滑性，減緩路面的變形速度，延長(zhǎng)路面的使用壽命。山區(qū)公路的施工環(huán)境較為特殊，需要克服諸多技術(shù)難點(diǎn)和管理問(wèn)題，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合改性瀝青的應(yīng)用，就需要先對(duì)山區(qū)公路進(jìn)行基層處理，保證基層平整和強(qiáng)度符合要求；對(duì)舊有路面進(jìn)行必要的修復(fù)和處理，確保路面整體的平整和完好；將高性能SBR 復(fù)合改性瀝青鋪設(shè)在基層上，采用熱拌或冷拌施工方式，促進(jìn)瀝青與基層的牢固結(jié)合；使用道路攤鋪機(jī)將SBR 復(fù)合改性瀝青均勻攤鋪在公路上，利用壓路機(jī)進(jìn)行充分壓實(shí)，提高路面的密實(shí)度和強(qiáng)度；定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修，確保路面的平整和安全使用。值得注意的是，山區(qū)的地理位置和地質(zhì)條件較為特殊，需要選取合理的瀝青攤鋪機(jī)械。

3 高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的應(yīng)用策略

3.1 合理選用施工材料

高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的材料選用是確保路面性能的基礎(chǔ)，合理選用高質(zhì)量的瀝青和SBR 改性劑，對(duì)于提高路面性能和耐久性至關(guān)重要。施工單位需要根據(jù)道路工程的要求和氣候條件，選擇合理的瀝青原材料，對(duì)于高溫地區(qū)，建議選擇高黏度瀝青，以提高路面的穩(wěn)定性；對(duì)于低溫地區(qū)，則建議選擇低黏度瀝青，以確保路面的柔性性能。需綜合考慮瀝青的軟化點(diǎn)、黏度、彈性模量等性能指標(biāo)，保證選用的瀝青具有較好的抗軟化、抗變形和抗龜裂能力。選擇經(jīng)過(guò)質(zhì)量認(rèn)證的瀝青供應(yīng)商，確保瀝青質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和道路工程要求?；诓煌缆饭こ痰囊?，選擇合適的SBR 改性劑類(lèi)型，不同類(lèi)型的SBR 具有不同的改性效果，一般選用具有適當(dāng)分子量和優(yōu)良性能的丁苯橡膠，以確保SBR 復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的彈性和穩(wěn)定性。通過(guò)供應(yīng)商之間的對(duì)比，選擇具有良好信譽(yù)和質(zhì)量保證的SBR 供應(yīng)商，保障SBR 改性劑質(zhì)量[6]。

3.2 優(yōu)化材料配比設(shè)計(jì)

合理的配比設(shè)計(jì)是高性能SBR 復(fù)合改性瀝青應(yīng)用策略的核心，通過(guò)優(yōu)化配比，可獲得具有優(yōu)異性能的SBR 復(fù)合改性瀝青。根據(jù)道路工程的實(shí)際情況，制訂合理的試驗(yàn)方案，包括SBR 改性劑含量、瀝青種類(lèi)和含量等。在試驗(yàn)室條件下進(jìn)行系列試驗(yàn)測(cè)試，包括SBR 復(fù)合改性瀝青的黏度、軟化點(diǎn)、彎曲強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、龜裂指數(shù)等性能測(cè)試；對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，明確不同配比下SBR 復(fù)合改性瀝青的性能差異，確定最佳配比方案；根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立SBR 復(fù)合改性瀝青性能與配比之間的數(shù)學(xué)模型，例如強(qiáng)度與配比的關(guān)系、抗龜裂性能與配比的關(guān)系等；利用數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)不同配比下SBR 復(fù)合改性瀝青的性能，明確最優(yōu)配比，使SBR 復(fù)合改性瀝青具有最佳性能。

3.3 科學(xué)選擇施工工藝

高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的施工工藝直接影響到路面的質(zhì)量和性能，合理的施工工藝是新型瀝青材料應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。熱拌施工適用于大面積施工，可充分混合瀝青和SBR 改性劑，提高SBR 復(fù)合改性瀝青的均勻性和穩(wěn)定性，在熱拌施工中，需要控制好施工溫度，避免瀝青和SBR 改性劑的過(guò)度分解。冷拌施工適用于小面積施工，可節(jié)約能源和材料。在冷拌施工中，需要加入合適的改性劑和輔助劑，以保證SBR 復(fù)合改性瀝青的性能；適量添加增黏劑，有利于提高SBR 復(fù)合改性瀝青的黏度，增強(qiáng)瀝青和基層的黏結(jié)性，保障路面的穩(wěn)定性；合理添加抗老化劑，能夠延緩SBR 復(fù)合改性瀝青的老化速度，提高路面的耐久性和抗裂性能；控制瀝青的施工溫度，確保瀝青具有合適的流動(dòng)性和黏附性，保證其與基層的牢固結(jié)合；施工時(shí)還要考慮環(huán)境溫度對(duì)施工的影響，避免在極端高溫或低溫條件下進(jìn)行施工。

3.4 推進(jìn)后期養(yǎng)護(hù)維護(hù)

高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的養(yǎng)護(hù)維護(hù)是保證道路工程長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的關(guān)鍵，合理的養(yǎng)護(hù)維護(hù)措施能夠延長(zhǎng)路面的使用壽命。定期對(duì)SBR 復(fù)合改性瀝青路面進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫、坑洼等問(wèn)題需及時(shí)處理；對(duì)使用的瀝青和SBR 改性劑進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保材料的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)修，采用熱補(bǔ)或冷補(bǔ)等方式，防止裂縫擴(kuò)大影響路面穩(wěn)定性；對(duì)出現(xiàn)的坑洼進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，采用補(bǔ)土或更換路面等方式，確保路面平整；定期進(jìn)行表面處理，如噴涂封層等，增加路面的光滑度和抗老化性能；對(duì)老化路面進(jìn)行瀝青涂覆，恢復(fù)路面的彈性和穩(wěn)定性；及時(shí)清理路面積水和雜物，防止水損傷對(duì)路面的影響，保持道路的衛(wèi)生和整潔。

4 結(jié)語(yǔ)

高性能SBR 復(fù)合改性瀝青作為一種優(yōu)質(zhì)的路面施工材料，在道路工程中展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力，為道路工程提供了一種高質(zhì)量、高性能的路面材料選擇。但是，施工人員也應(yīng)意識(shí)到在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如成本控制、新材料與傳統(tǒng)材料的融合等。因此，需繼續(xù)深入研究高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的相關(guān)技術(shù)，不斷完善應(yīng)用策略，以滿足不同道路工程的需求。在未來(lái)，將持續(xù)推進(jìn)高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的研究與應(yīng)用，使其在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。通過(guò)持續(xù)的努力和創(chuàng)新，有助于進(jìn)一步提高高性能SBR 復(fù)合改性瀝青的性能和適用范圍，為道路交通事業(yè)的發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。