石料改性——提升酸性石料與瀝青粘合程度工藝

馬俊博 康佳偉 周云飛 毛綱 段東振 孫萍

摘 要：使用新的產品工藝將石料改性劑覆蓋于石料表面，在石料表面形成一層牢固的薄膜，利用石料改性劑的化學特性石料與瀝青的緊密結合，解決了以往只能使用堿性石料鋪設道路的問題，降低了石料成本、提高路面的耐磨、抗車轍能力且明顯改善瀝青混合料的抗高溫能力與水穩定性、延長道路的使用壽命。

關鍵詞：石料改性劑；瀝青；混合料；粘合；酸性石料

一、國內外石料改性劑發展現狀

石料改性劑在近幾年的公路建設中得到了廣泛的應用。中國作為全球最大的改性瀝青和瀝青改性劑市場，其需求規模在2020年及以前持續增長。盡管在2022年，由于疫情反復和需求復蘇不及預期，瀝青改性劑的產量和需求量分別下降到29.4萬噸和30.1萬噸，但整體上仍處于上漲的趨勢。

國外在石料改性劑的技術研發和應用方面相對領先，特別是在新型改性劑的研發和生產方面。隨著全球環保意識的提高，國外對瀝青排放的環保要求也越來越高，推動了低排放、高性能的改性劑的需求增長。在國外，石料改性劑已廣泛應用于公路、橋梁、機場等各類基礎設施建設中，為提升工程質量和使用壽命發揮了重要作用。

國內外石料改性劑的發展都呈現出穩步增長的趨勢，尤其是在中國，隨著基礎設施建設的不斷推進和環保要求的提高，對高性能、低排放的改性劑的需求將持續增長。同時，隨著技術的不斷進步和市場的競爭加劇，石料改性劑的性能和應用領域也將得到不斷拓展和優化。

二、石料改性劑產品介紹

（一）產品性能介紹

1．粘附性能強大

粘附性是指瀝青與石料之間由于其化學和物理特性而產生的吸附能力。如果粘附性能不足，則會對路面的強度以及耐久性造成很大的影響。通過對酸性石料花崗巖進行水煮法實驗，可以得出以下結果：涂抹改性劑后，黏附等級可達到最高等級5級。

2．抗高溫車轍變形能力強大

車轍在高溫地區對路面造成的災害最為嚴重，瀝青混合料在高溫條件下，易產生穩定性不足的情況。車轍試驗數據表明，對于酸性石料，石料改性劑可以大大提高瀝青混合料的高溫抗車轍變形能力，提升1.5～3倍；對于堿性石料，可提高30%～60%。石料改性劑可以多方面改善酸性石料和堿性石料的瀝青混合料路用性能，尤其對酸性石料的高溫穩定性貢獻最大，同時還可明顯改善瀝青混合料的抗疲勞能力與水穩定性。

3．抗水損害能力強大

水損害是目前我國特別是南方高溫多雨地區瀝青路面病害最嚴重的一種形式，瀝青混合料在濕度較大的環境中，如果其抗水損害能力不夠，便會出現開裂、塌陷等災害。凍融劈裂試驗數據表明，對于酸性石料，石料改性劑可以明顯提高瀝青混合料的抗水損害能力，提升17%～50%；對于堿性石料亦有提升效果。

4．抗疲勞開裂能力強大

疲勞開裂是由于行車荷載的多次壓力作用引起的路面損害，且損害程度會隨著時間長度嚴重。疲勞試驗數據表明，對于酸性石料，石料改性劑可以明顯提高瀝青混合料的疲勞壽命，提升30%～100%。對于堿性石料，可提高12%～50%。

（二）應用工藝說明

1．篩分與稱量：通過篩分裝置，使干燥后的石料按照粒徑大小存放于骨料中間倉，根據所需瀝青混合料的量，按照石料：瀝青：石料改性劑=95：5：0.095的比例分別進行稱量取用。

2．噴入石料改性劑：在對石料進行干攪拌的過程中，石料在攪拌槽中不斷翻滾，當石頭騰于空中，則可與通過管線噴入的石料改性劑充分接觸黏附，相當于為石料鍍一層改性膜。

3．瀝青與石料加熱拌勻：用熱瀝青與鍍上改性膜的石料在高溫（140攝氏度以上）的情況下，在加熱滾筒中進行熱拌勻。在石料表面形成一層牢固的薄膜，利用石料改性劑的化學特性石料與瀝青的緊密結合

三、石料改性劑核心優勢

（一）道路建設成本與養護成本降低

在公路建設中采用酸性石料+石料改性劑的組合，利用較堿性石料價格低的的酸性石料與成本低廉的石料改性劑，在3600m3酸性石料投入使用后，建設高速公路投入的總費用減少了351.636萬元。與使用堿性石料相比，使用石料改性劑改性酸性石料用于高速公路建設，僅在石料成本和運輸成本一方面，實現了總費用減少72.35%，而在與瀝青的黏附性等級上卻達到了堿性石料水準的黏附性等級五級。我公司的酸性石料+石料改性劑的組合方式可以說在經濟性上完勝于堿性石料，在黏附性上與堿性石料不相上下，具有極高的性價比。

養護雙向四車道高速公路優質路面，瀝青路面病害處理成本平均每年可省下約10萬。以10年為限，每公里就可以節省100萬，5500公里就可以省55個億，3.6萬公里高速公路建設成本可節省370億。

（二）節能環保

石料改性劑只需采用建設公路當地儲量豐富的酸性石料，無需耗費大量能源與金錢在運輸石料上無機類抗剝落劑的主要添加方式有干濕法、稀漿法和浸泡法等，這幾種都會使石料變濕，所以需要消耗額外的燃料來烘干石料，導致瀝青混合料的成本增加。在瀝青路面加工過程中，溫度可達140～180℃，傳統胺類抗剝落劑容易分解，不僅會抗剝落效果會減弱，而且在存儲和使用過程中產生氨氣，有污染環境的危害。而石料改性劑采用清潔資源，在生產與儲運過程中則不會產生氨氣等污染。

四、結束語

石料改性劑作為一種重要的建筑材料，在全球范圍內，特別是在中國，需求量持續增長。隨著公路、橋梁、機場等基礎設施建設的不斷推進，以及改性瀝青相關標準和要求的不斷完善，瀝青改性劑的市場需求預計將繼續保持增長態勢。長期來看，隨著技術的進步和環保要求的提高，高性能、環保型的瀝青改性劑將更受歡迎。就這些而言，石料改性劑必將成為中國公路建設路上不可或缺的一部分！

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