硫酸钙晶须在改性沥青中的应用-

硫酸钙晶须在改性沥青中的应用
一、众所周知，对沥青进行改性的目的是为了提高：沥青的高温稳定性（高温抗车辙能力）、
低温抗裂性（低温柔软性）、抗剥落性、抗疲劳老化性以及店结能力等，进而提高路面的使
用功能、延长路面的使用寿命、降低路面的养护费用，让道路建设者获得更好的社会效益和
经济效益。
二、道路改性沥青：在高速公路、高等级公路、城市干道、机场跑道、桥面铺装、桥面伸缩
缝、坝体防水、屋面防水等方面的应用，日益广泛，已呈现出巨大的市场需求。同时，诸如
透水沥青、彩色道路沥青、超薄路面改性沥青、城市快铺改性沥青等也受到广泛关注。
三、沥青改性的方法，目前国内外主要有两种：
1、物理共混的方法（传统的方法），即采用搅拌、剪切等物理方法使改性剂均匀地分散在沥
青中。
2、化学反应方法，即在改性剂（如聚合物）和沥青体系中加入引发剂，使之彼此间发生交
联、接枝等化学变化，以形成网状结构，从而提高沥青的性能。
方法1在实际应用中仍存在一些问题（祥见陈庆的文章）；目前国内外使用较多的、简
便的、取得成效的主要是方法2。
四、沥青改性剂，按黄卫东等人的分类，可分为：填料及填充料、聚合物、有机烃类、抗剥
落剂、抗氧化剂、纤维等，其中聚合物是目前应用和研究得最为广泛的改性剂。狭义上的道
路改性沥青，通常指的就是聚合物道路改性沥青。
五、用作沥青改性剂的聚合物，大致可分为三种类型：
1、橡胶类：如天然橡胶（NR），丁苯橡胶（SBR），氯丁橡胶（CR），丁二烯橡胶（BR），乙
丙橡胶（EPDM），以及废旧的汽车轮胎等。
2、热塑性弹性体：如SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物），SIS（苯乙烯—异戊二烯嵌段共聚
物）等。
3、树脂类：（1）热塑性树脂：如PE（聚乙烯），PVC（聚氯乙烯），APP（无规聚丙烯），PV
（聚酰胺），EVA（乙烯—醋酸乙烯共聚物）等。（2）热固性树脂：如EP（环氧树脂）。丙烯
酸树脂等。
常用的沥青改性剂有：粉末SBS；废PE（废聚乙烯）；废胶粉（废旧汽车轮胎之类）；还有纳
米材料、有机硅、硅藻土等。从环境保护和降低工程造价出发，采用废旧橡胶物、废塑料、
无机材料（如硫酸钙晶须）等作为沥青改性剂的研发工作，正在积极展开。
六、作为沥青改性剂的聚合物的选择，应从5个方面来考虑，即：1、与沥青的相容性；2、
在与沥青混合的温度下不能分解；3、易加工和批量生产；4、在使用过程中能始终保持原有
的优良性能；5、在经济上要合算。有关祥细内容参见陈庆的文章。
七、影响改性沥青的改性效果的因素：
1、改性剂（如聚合物）方面：
（1）不同的聚合物有不同的改性效果；
（2）同一种聚合物，粒子的大小不同、加入量的不同，也有不同的改性效果。
2、沥青方面：
（1）沥青的主要成分有：沥青质、胶质、芳香烃、饱和烃等。
（2）沥青本身的各组分的组成比例，对改性效果的影响显著。当饱和烃为8-12%、芳香
烃及树脂为85-89%、沥青质为1-5%时，与聚合物的相容性好，则被聚合物改性的效果也好。
3、生产工艺方面：
为了使改性剂能够均匀地充分地分散在沥青中，还应确定合适的反应设备（搅拌机）、
温度高低、搅拌时间长短。温度过高、搅拌时间过长都会导致沥青老化；温度过低、时间过
短则都会降生产率，分散不好。
八、用聚合物（如SBS）改性沥青的生产工艺：
沥青（如减压渣油）200g→加热至170℃→搅拌下加SBS 10g，助溶剂25-55g→
控温170-190℃下剪切搅拌40分钟→测试。
九、硫酸钙晶须（CSW）在改性沥青中的应用：
1、CSW是微纤维状单晶体，具有颗粒状填料的粒度和短纤维填料的长径比，还有强度、韧
性好、耐高温、抗化学腐蚀、亲合力强、无毒、价格低等优点，用它改性道路沥青具有非常
明显的优势。
2、CSW改性沥青的工艺流程图：
沥青→加热130℃→搅拌下加CSW→测试。
3、操作步骤：
（1）称取沥青100g，放入不锈钢烧杯（玻璃三口瓶）中；
（2）装有沥青试样的烧杯（玻璃三口瓶），放入恒温干燥箱（或油浴锅）中，调节控温
为130℃；
（3）称取CSW 3g（或5g、7g、9g、18g、18.8g）；
（4）当沥青温度达130℃时，搅拌下（机械搅拌）把CSW加入沥青试样中，待CSW在
沥青中分散均匀后，停止搅拌和加热。
（5）试样冷却后，进行有关改性效果的测试。
4、备注：作试验的CSW有三种：未经表面处理的CSW；经过表面处理的CSW；经过表面
处理过的湿品。因CSW的表面处理剂有多种，得到的经表面处理过的CSW也有多种。
5、CSW作为路面改性沥青的改性剂能达到的改性效果：
（1）软化点、针入度、延度是作为衡量沥青基本性能的技术指标，在工程中最为常用。
软化点直接反映沥青的高温性能，一般认为软化点高，其高温稳定性好。针入度是反映沥青
稠度的重要指标，针入度越小，表明沥青的稠度越大。延度是反映沥青柔韧性的重要指标，
延度越大，表明沥青的柔韧性越好。当然，评价沥青改性效果的指标，除这三个常规指标外，
还有：动态剪切、弯曲梁、疲劳老化、抗水剥落等指标。
（2）CSW加入量达18%时，改性沥青的软化点提高20℃以上（由40.3℃提高到62.6℃）；
（3）CSW加入量达18.8%时，改性沥青的软化点，由40.3℃提高至73.1℃（近30℃）。
（4）CSW加入量为18%时：30℃的针入度142降至100；25℃的针入度由91降至55；
15℃的针入度由26降13。
（5）CSW加入量为18%时，10℃延度（低温延度）为20.8℃，可以满足标准中的要求
（10-30）。
（6）主要参考文献：有色矿治，2004年第20卷增刊58-59，田泽峰等发表的文章《CaSO4
晶须改性沥青的基本性能》，其生产工艺流程图如下：
基质（沥青）100g
水100g 得到油水相容的沥青乳液 加入CSW沥青重量的5-18%
表面活性剂1.5g
得到CSW改性的沥青乳液→搅拌破乳→加热蒸发脱水→测试。
具体操作步骤待补充。
十、路面改性沥青的技术性能指标及测试方法：
1、指标：
（1）高温性能（软化点）；（2）低温性能（抗裂性，25℃、10℃、5℃的延度）；
（3）操作性能；（4）安全性能；（5）贮存性能；（6）弹性复原性；
（7）抗断裂性；（8）抗老化性；（9）抗疲劳车辙性和水稳定性。
2、测试方法：参看公路1999年第8期36-40，曾×发表的文章《如何测定和判断改性沥青
的技术性能》。
十一、道路改性沥青中改性剂的选择评估指标：
1、加入改性剂后，改性沥青有关质量指标，应考虑综合结果；
2、加入改性剂后，改性沥青的成本，也应考虑综合成本（有社会效益和经济效益）。
3、最终结果，应当是上面1和2的综合评估。例如改性剂为废旧橡胶或塑料时，虽然物料
成本低，但改性沥青有关质量指标明显低于另外的改性剂，综合评估时则改性剂不能选废旧
橡胶（或塑料）。
十二、部分相关资料的调查：
1、广州一家道路改性沥青生产公司；
（1）配方：基质（沥青）95%；改性剂橡胶粉5%；稳定剂（硫磺），少量。
（2）基质（沥青）4700元/T左右；道路改性沥青出厂价5800元/T左右；橡胶粉2万
元/T左右；生产规模1万吨/年。
2、已查阅并复制的参考文献有15份。