改性石油沥青：土木工程材料中的关键组成部分

2023-09-01 理论教育版权反馈

【摘要】：改性石油沥青主要用于生产防水材料。本节主要介绍以下几种改性沥青：高聚物改性沥青某些高聚物与石油沥青具有较好的互溶性，能赋予石油沥青优良的性能。APP改性沥青中，APP形成网络结构。SBS改性沥青SBS属丁苯橡胶的一种。SBS改性沥青是目前国内外使用最成功和用量最大的一种改性沥青材料。丁基橡胶改性沥青耐分解性优异，并具有较好的低温抗裂性和耐热性，多用于道路路面工程和制作密封材料及涂料。

通常由石油加工厂生产的沥青并不能完全满足土木工程对沥青的性能要求，即良好的低温柔韧性、足够的高温稳定性、一定的抗老化能力、较强的黏附力，以及对构件变形有良好的适应性和耐疲劳性等。因此，常用矿物填料和高分子合成材料对沥青进行改性。改性石油沥青主要用于生产防水材料。

通过对沥青材料的改性，可以改善以下几方面的性能：

①提高高温抗变形能力，增强沥青路面的抗车辙性能；

②提高沥青的弹性，增强抗低温和抗疲劳开裂性能；

③提高抗老化能力，延长沥青路面的使用寿命；

④改善沥青与石料的黏附性。

本节主要介绍以下几种改性沥青：

（1）高聚物改性沥青

某些高聚物（如橡胶和树脂等）与石油沥青具有较好的互溶性，能赋予石油沥青优良的性能。聚合物改性的机理复杂，一般认为聚合物改变了体系的胶体结构，当聚合物的掺量达到一定限度时，便形成聚合物的网络结构，并包裹沥青胶团。

（2）树脂改性沥青

用树脂对沥青实现改性，可以改善沥青的低温柔韧性、耐热性、黏结性、不透气性和抗老化性能。一般树脂和石油沥青的相溶性较差，但与煤焦油及煤沥青的互溶性比较好。目前，用于改性的合成树脂主要有PVC、APP、SBS等。

（3）聚氯乙烯（PVC）改性煤焦油

PVC在一定温度下，与煤焦油能较好地互溶，生产中将PVC树脂经强烈搅拌，加入熔化的煤焦油均化而成。

经PvC改性的煤焦油既具有较好的高温稳定性和低温柔韧性又改善了拉伸强度、延伸率、耐蚀性和不透水性及抗老化性，故主要用于密封材料。

（4）APP改性沥青

APP是丙烯（ProPylene，缩写PP）的一种，属无规聚丙烯，其甲基无规律地分布在主链两侧。

无规聚丙烯常温下呈白色橡胶状，无明显的熔点，生产时将APP加入熔化沥青中，经剧烈搅拌均化而成。

APP改性沥青中，APP形成网络结构。与石油沥青比较，APP改性沥青的软化点高，延度大，冷脆点降低黏度增加耐热性和抗老化性优异性特别适用于气温较高的地区制造防水卷材。

（5）SBS改性沥青

SBS属丁苯橡胶的一种。丁苯橡胶由丁二烯和苯乙烯共聚制成，品种很多。将丁二烯与苯乙烯嵌段共聚，则形成具有苯乙烯（S）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）的结构，这种结构就是热塑性的弹性体（简称SBS）。它具有橡胶和塑料的优点，常温下具有橡胶的弹性，高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑性材料。SBS在沥青内部形成高分子量的凝胶结构。与沥青相比，SBS改性沥青具有弹性好、延伸率高（延度可达200%）、热稳定性好（耐热度可达90～100℃）、耐候性好等优点，而且大大改善了低温柔韧性（冷脆点降－40℃），耐热度范围可以扩大到－25～100℃，而且在－50℃下仍具有防水性能，故主要用于防水卷材。

SBS改性沥青是目前国内外使用最成功和用量最大的一种改性沥青材料。

（6）橡胶改性沥青

橡胶和沥青的混溶性较好，使沥青在高温下变形小，低温柔韧性好。常用的橡胶有再生废橡胶和氯丁橡胶，除此之外还有丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶等。

沥青中加入氯丁橡胶后制得氯丁橡胶改性沥青，这种沥青的气密性、低温柔韧性、耐化学腐蚀性、耐候性大为改善，可用于路面的稀浆封层和制作密封材料及涂料。

丁基橡胶改性沥青耐分解性优异，并具有较好的低温抗裂性和耐热性，多用于道路路面工程和制作密封材料及涂料。

再生橡胶改性沥青可以制成卷材、片材、密封材料、胶黏剂和涂料等。

再生橡胶的来源广泛，价格较低。用再生橡胶改性的沥青同样具有良好的气密性、低温柔韧性和耐老化等性能，因此是沥青常用的改性材料。

改性石油沥青：土木工程材料中的关键组成部分

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