高性能SBR復合改性瀝青研究

關怡多

（中路高科交通檢測檢驗認證有限公司，北京 100080）

0 引言

交通運輸行業是國民經濟發展的命脈，不僅關乎人們的日常出行，對于經濟社會的發展和建設也有著至關重要的作用。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，也需要適應一些惡劣的氣候環境。傳統的瀝青路面逐漸暴露出其在高溫、低溫和重負荷條件下的一系列問題。例如，高溫容易使瀝青軟化，而低溫下瀝青易發生脆裂，交通荷載易導致路面變形等。這些問題給道路的使用壽命和使用安全造成嚴重威脅，因此加強對新型瀝青材料的研究和應用顯得愈發重要。

1 高性能SBR 復合改性瀝青的概述及制備

對于改性瀝青的研究，最早始于國外。從19 世紀法國使用天然橡膠制備改性瀝青至今，關于改性瀝青的研究發展已經有上百年的歷史。據不完全統計，我國約有140×104t/a 的廢舊輪胎，增長速度年均15%，利用率卻僅為發達國家的30%左右，因此，加強對復合改性瀝青的應用對于道路工程施工具有重要意義。SBR 復合改性瀝青是一種采用丁苯橡膠作為改性劑的道路材料。通過在傳統瀝青中引入丁苯橡膠，以改善瀝青路面的力學性能、穩定性和耐久性。SBR 復合改性瀝青在高溫下具有良好的彈性和穩定性，可以有效減緩瀝青的軟化和變形[1]。

SBR 復合改性瀝青的制備一般有兩種思路，一種是向基質瀝青中加入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復合改性瀝青的重點在于選取高質量的原材料，一般情況下，常用的瀝青原材料為道路用石油瀝青，而SBR 丁苯膠乳則通過聚合丁苯和丁二烯來獲得，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，還需要準備一些輔助材料，如增黏劑、抗老化劑等，用于調節復合改性瀝青的性能?；旌鲜荢BR 復合改性瀝青制備過程中的關鍵步驟，需要控制瀝青和SBR 丁苯膠乳的比例，通常以質量比或體積比來表示。溫度的選擇會影響到瀝青和SBR 丁苯膠乳的混合均勻性和相容性，需將瀝青預熱至一定溫度，然后將SBR 加入其中，通過攪拌等方式進行混合。較高的溫度有利于降低SBR 的黏度，促進與瀝青的混合，但過高的溫度可能引起SBR 的熱分解和氧化，影響瀝青的性能。剪切作用是SBR 復合改性瀝青制備過程中的又一重要因素，其有助于提高復合改性瀝青的均勻性和相容性。在特定的試驗室條件下，可采用高剪切攪拌器或其他剪切設備。

圖1 SBR 復合改性瀝青制備

2 高性能SBR 復合改性瀝青的應用場景

2.1 城市主干道路面

城市主干道路面是城市交通的關鍵組成，承載著大量車輛和行人流量。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，導致路面變形，對車輛行駛的穩定性產生負面影響。在此情況下，應用SBR 復合改性瀝青可以有效減緩瀝青的軟化速度，保持路面的穩定性和平整性，提高路面的耐久性，并有效減少路面龜裂的產生和擴展，進一步延長路面壽命[2]。

此外，在城市主干道這樣高頻率使用的路段，路面容易受到車輛行駛和紫外線輻射的影響，而SBR 復合改性瀝青具有較強的抗老化性能，有利于延緩路面的老化速度，減少維護頻率和成本。在明確應用高性能SBR 復合改性瀝青后，需要對城市主干道進行交通調查和路面評估，掌握道路的交通流量、車輛荷載、路面狀況以及破損程度等信息；結合交通調查和路面評估結果，道路工程師將制訂相應的設計方案，包括路面結構設計、材料選用和施工方法等；選擇高性能SBR 復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，保障材料質量符合相關標準；對原有路面進行必要的修復和處理，包括填補裂縫、修復坑洼和刨除舊瀝青等，以確保路面的平整和穩固；將高性能SBR 復合改性瀝青與礦料、填料等按照一定的比例進行混合，確保混合料的均勻性和穩定性；采用瀝青鋪設機或手工鋪設將混合料均勻鋪設在路面上，并進行初期壓實，確保路面的密實性；采用壓路機對新鋪設的瀝青進行壓實，提高路面的密實度和抗壓性能。之后進行養護，以保證路面充分硬化和穩固；根據道路設計標準，開展路面標線施劃，標示車道、停車位等交通標志，確保道路交通有序；在完成道路建設后，對路面進行定期監測與維護，及時處理出現的裂縫和損壞[3]。

2.2 高速公路路面

高速公路是國家的交通干線，其路面要求具有高強度、高穩定性和高耐久性，但由于承載著大量的車輛交通，瀝青路面易受交通荷載影響而發生變形，同樣，高速公路因長期承受交通荷載的頻繁作用，也易產生疲勞裂縫[4]。SBR 復合改性瀝青具有較高的抗變形能力，能夠有效規避路面沉陷和車轍問題，同時，其能夠改善路面的抗疲勞性能，減緩裂縫的產生和擴展，延長路面的使用壽命。高速公路在長期運行的情況下，還容易受到風雨等自然因素的影響，SBR 復合改性瀝青能夠有效增加路面的黏結性和抗剝落性，提高路面的穩定性。

針對此種情況，應先根據高速公路的交通流量、車速、車輛荷載以及路面狀況等信息進行綜合調查和評估；制訂適合高速公路路面的設計方案，包括路面結構設計和材料選用；選擇高性能SBR 復合改性瀝青和其他相應材料，并對高速公路路面進行必要的修復和處理，確保路面的平整和穩固；采用瀝青鋪設機對混合料進行均勻鋪設，并進行初期壓實，安排壓路機對新鋪設的瀝青進行壓實，之后進行養護和后期壓實；根據高速公路標準進行路面標線施劃，對高速公路路面進行定期監測與維護。

2.3 機場跑道

機場跑道是飛機起降和滑行的區域，對路面性能要求極高。機場跑道需要承受飛機的重壓和沖擊，而SBR 復合改性瀝青具有較高的抗壓強度，能夠保證路面的穩定性和安全性。機場跑道易受雨水和積水的影響，得益于SBR 復合改性瀝青良好的抗水性能，能夠減少水損傷對路面的影響；在飛機起降過程中，跑道需要具有良好的抗滑性，而SBR 復合改性瀝青能夠提高路面的摩擦系數，確保飛機的安全起降。SBR 復合改性瀝青在該場景同其他場景的應用有著一定的相似之處，首先，需對機場跑道進行交通調查和路面評估，了解機場跑道的負荷要求和使用情況；其次，根據機場跑道的特殊要求，制訂適合機場跑道的設計方案，包括路面結構和材料選用；再次，選擇高性能SBR復合改性瀝青和其他配套材料，確保材料的質量和性能，并對機場跑道進行必要的修復和處理，保證其平整和穩固；最后，選用合理的施工機械進行施工，并制訂科學的養護計劃，有序開展維護工作[5]。

2.4 山區公路

山區公路地勢復雜，路況惡劣，路面要求具有較高的抗裂、抗滑和抗變形能力。山區公路易受氣候變化和地質條件的影響，而SBR 復合改性瀝青能夠有效減少路面裂縫的產生和擴展，提高路面的抗裂性能；山區公路多為蜿蜒曲折的路段，容易出現濕滑和結冰現象，SBR 復合改性瀝青能夠提高路面的摩擦系數，增強路面的抗滑性，減緩路面的變形速度，延長路面的使用壽命。山區公路的施工環境較為特殊，需要克服諸多技術難點和管理問題，要想實現對復合改性瀝青的應用，就需要先對山區公路進行基層處理，保證基層平整和強度符合要求；對舊有路面進行必要的修復和處理，確保路面整體的平整和完好；將高性能SBR 復合改性瀝青鋪設在基層上，采用熱拌或冷拌施工方式，促進瀝青與基層的牢固結合；使用道路攤鋪機將SBR 復合改性瀝青均勻攤鋪在公路上，利用壓路機進行充分壓實，提高路面的密實度和強度；定期進行養護和維修，確保路面的平整和安全使用。值得注意的是，山區的地理位置和地質條件較為特殊，需要選取合理的瀝青攤鋪機械。

3 高性能SBR 復合改性瀝青的應用策略

3.1 合理選用施工材料

高性能SBR 復合改性瀝青的材料選用是確保路面性能的基礎，合理選用高質量的瀝青和SBR 改性劑，對于提高路面性能和耐久性至關重要。施工單位需要根據道路工程的要求和氣候條件，選擇合理的瀝青原材料，對于高溫地區，建議選擇高黏度瀝青，以提高路面的穩定性；對于低溫地區，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、黏度、彈性模量等性能指標，保證選用的瀝青具有較好的抗軟化、抗變形和抗龜裂能力。選擇經過質量認證的瀝青供應商，確保瀝青質量符合國家標準和道路工程要求?；诓煌缆饭こ痰囊?，選擇合適的SBR 改性劑類型，不同類型的SBR 具有不同的改性效果，一般選用具有適當分子量和優良性能的丁苯橡膠，以確保SBR 復合改性瀝青具有優異的彈性和穩定性。通過供應商之間的對比，選擇具有良好信譽和質量保證的SBR 供應商，保障SBR 改性劑質量[6]。

3.2 優化材料配比設計

合理的配比設計是高性能SBR 復合改性瀝青應用策略的核心，通過優化配比，可獲得具有優異性能的SBR 復合改性瀝青。根據道路工程的實際情況，制訂合理的試驗方案，包括SBR 改性劑含量、瀝青種類和含量等。在試驗室條件下進行系列試驗測試，包括SBR 復合改性瀝青的黏度、軟化點、彎曲強度、抗拉強度、龜裂指數等性能測試；對試驗數據進行統計和分析，明確不同配比下SBR 復合改性瀝青的性能差異，確定最佳配比方案；根據試驗數據，建立SBR 復合改性瀝青性能與配比之間的數學模型，例如強度與配比的關系、抗龜裂性能與配比的關系等；利用數學模型預測不同配比下SBR 復合改性瀝青的性能，明確最優配比，使SBR 復合改性瀝青具有最佳性能。

3.3 科學選擇施工工藝

高性能SBR 復合改性瀝青的施工工藝直接影響到路面的質量和性能，合理的施工工藝是新型瀝青材料應用的重要環節。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 復合改性瀝青的均勻性和穩定性，在熱拌施工中，需要控制好施工溫度，避免瀝青和SBR 改性劑的過度分解。冷拌施工適用于小面積施工，可節約能源和材料。在冷拌施工中，需要加入合適的改性劑和輔助劑，以保證SBR 復合改性瀝青的性能；適量添加增黏劑，有利于提高SBR 復合改性瀝青的黏度，增強瀝青和基層的黏結性，保障路面的穩定性；合理添加抗老化劑，能夠延緩SBR 復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性和黏附性，保證其與基層的牢固結合；施工時還要考慮環境溫度對施工的影響，避免在極端高溫或低溫條件下進行施工。

3.4 推進后期養護維護

高性能SBR 復合改性瀝青的養護維護是保證道路工程長期穩定使用的關鍵，合理的養護維護措施能夠延長路面的使用壽命。定期對SBR 復合改性瀝青路面進行全面檢查，發現裂縫、坑洼等問題需及時處理；對使用的瀝青和SBR 改性劑進行質量檢查，確保材料的質量符合標準要求；對出現的裂縫進行及時補修，采用熱補或冷補等方式，防止裂縫擴大影響路面穩定性；對出現的坑洼進行及時修復，采用補土或更換路面等方式，確保路面平整；定期進行表面處理，如噴涂封層等，增加路面的光滑度和抗老化性能；對老化路面進行瀝青涂覆，恢復路面的彈性和穩定性；及時清理路面積水和雜物，防止水損傷對路面的影響，保持道路的衛生和整潔。

4 結語

高性能SBR 復合改性瀝青作為一種優質的路面施工材料，在道路工程中展現出了其獨特的優勢和潛力，為道路工程提供了一種高質量、高性能的路面材料選擇。但是，施工人員也應意識到在實際應用中仍然存在一些挑戰，例如成本控制、新材料與傳統材料的融合等。因此，需繼續深入研究高性能SBR 復合改性瀝青的相關技術，不斷完善應用策略，以滿足不同道路工程的需求。在未來，將持續推進高性能SBR 復合改性瀝青的研究與應用，使其在交通基礎設施建設中發揮更加重要的作用。通過持續的努力和創新，有助于進一步提高高性能SBR 復合改性瀝青的性能和適用范圍，為道路交通事業的發展作出更大貢獻。