摘要

介绍了沥青路面病害的处理方法及改性沥青裂缝贴试样制备和性能测试方法，研究了增塑剂、改性剂、增黏剂、填料等对沥青及裂缝贴软化点、低温柔性、剥离强度、剪切强度、持黏性的影响。结果表明，加入适量的增塑剂能提高沥青/裂缝贴的性能。结合环保、成本等因素得出了适宜的原料配比，并测试了以该配比制备的裂缝贴的相关性能。

关键词

改性沥青

裂缝贴

低温柔性

剥离强度

自然侵蚀、车辆超载、路桥长年超负荷使用等因素使沥青路面产生了裂缝、陷坑等主要病害。封闭路面裂缝、防止雨水渗入路基结构内部，被公认为防治路面病害、延长路面使用寿命的有效手段[1-2]。传统的裂缝处理方法主要有灌浆法和挖补法，然而灌浆不能改变裂缝处的应力集中状态，挖补破坏路基结构并且费工。为营造良好的交通环境、实现安全快捷运输的目标，针对上述问题研发一种可常温施工且防水效果优良的改性沥青路面裂缝贴(以下简称裂缝贴)，具有重要的现实意义。

裂缝贴是以沥青、增塑剂、改性剂、增黏剂、填料等为基材，以丙纶无纺布或玻璃纤维布为面材，外加1层防粘隔离层的复合材料，具有耐热性强、低温柔性佳、延伸率大、持黏性好、可常温施工(工序简单工期快)、安全环保等特点。

试验

原材料

沥青：10#石油沥青，山东富鹏化工；70#石油沥青，中国石化齐鲁石化，二者按比例混合，沥青性能指标见表1。增塑剂：1#沥青软化油和2#沥青软化油，郑州大洋石化，二者按比例混合。改性剂：线型SBS，热塑性弹性体，中石化巴陵石化；SBR，低温合成橡胶，山东高氏；橡胶粉，焦作。增黏剂：C5和C9石油树脂(山东淄博)、萜烯树脂(山东淄博)、古马隆树脂(河南濮阳)。填料：滑石粉，辉县亿达建材。辅助材料：丙纶无纺布、玻璃纤维布、PET膜等，市售。

改性沥青的制备

将10#和70#沥青在℃下加热至目测无气泡产生，然后熔融脱水；向体系中加入增塑剂并加热搅拌，转速r/min；待温度升至℃时加入改性剂，继续升温至~℃，搅拌2.0~2.5h，转速r/min；待体系溶胀后，加入增黏剂并搅拌0.5h，转速r/min；加入填料，继续搅拌0.5h，转速r/min；降温至℃，即制得改性沥青。

裂缝贴性能测试方法

(1)试样制备

在玻璃纤维布的一面刮涂2mm厚的改性沥青层制备裂缝贴试样，用于测试剥离性能、剪切性能和持黏性；在有防粘隔离层的PET膜上刮涂1mm厚的改性沥青层制备裂缝贴，用于测试耐热性和低温柔性。

(2)性能测试方法

分别按GB/T-《沥青软化点测定法环球法》、GB/T-《沥青针入度测定法》、GB/T-《沥青延度测定法》、GB-《自粘聚合物改性沥青防水卷材》进行性能测试。

结果与讨论

增塑剂对沥青/裂缝贴性能的影响

增塑剂既能促进SBS等改性剂的溶解分散，又可以一定程度上改善沥青的粘附力和低温柔性[3-4]，但使用过量则会大幅降低沥青的耐热性和粘结强度，甚至出现渗油现象，故增塑剂应选择无毒、挥发性小、与体系相容性好的品种[5]。本试验所用增塑剂由2种软化油按照m(1#软化油)∶m(1#软化油)=10∶1的比例混合而成，增塑剂掺量对沥青/裂缝贴性能的影响如图1、图2所示。

由图1、图2可知，随着增塑剂掺量增加，沥青的软化点逐渐降低、低温柔性逐渐增强，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性则呈先提高后降低趋势，当增塑剂掺量为13.1%时均达到最大值。原因可能是增塑剂的加入促进了沥青和被粘物界面的相互润湿，界面处分子紧密接触而使两者间吸附力增大，裂缝贴剥离强度也随之提高；随着增塑剂用量继续增加，沥青分子间的作用力逐渐减弱、内聚强度随之降低，从而降低了裂缝贴的剥离强度[3-5]。

改性剂对沥青/裂缝贴性能的影响

SBS是苯乙烯(S)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三嵌段共聚物，常温下具有橡胶弹性、高温下能塑化成型，是目前综合性能最佳的改性剂之一。SBS分子结构的中央段(软段)是柔顺性极佳的橡胶相聚丁二烯，两端(硬段)是塑料相聚苯乙烯；由于内聚能较高，聚苯乙烯以物理交联状态分布在连续的聚丁二烯相中。SBS这种两相分离特性使其能与沥青形成空间网状结构，从而显著提高沥青的温度稳定性(高低温性能和感温性能)、弹性、延伸性、内聚附着性及混合料的稳定性、耐老化性[6]。线型SBS的分子质量较低、溶解性好，其改性沥青的内聚强度较低、粘结性好、剥离强度高[4-5]；而星型SBS侧链长且多、具有更多化学交联点，易导致分子间纠缠、不利于分子内旋，从而降低了改性沥青的柔性和粘结性[7]。因此，选择线型SBS作为主改性剂，另加入能改善沥青高低温性能和持黏性的SBR和橡胶粉作辅助改性剂[m(SBS)∶m(SBR)∶m(60目橡胶粉)=3∶2∶4]，其对沥青/裂缝贴性能的影响如图3、图4所示。

由图3可知，随着改性剂掺量增加，沥青软化点先降低后升高、低温柔性逐渐增强。由图4可知，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性则呈现先提高后降低趋势，当改性剂掺量为13.9%时达最大值。原因是初始阶段改性剂的加入提高了沥青分子间的作用力和内聚强度，促使裂缝贴的剥离强度和持黏性随之提高并达最大值；随着改性剂掺量继续增加，不断增大的内聚强度阻碍了沥青分子在基面的分散与润湿，从而影响裂缝贴的剥离强度和持黏性[4-5]。

增黏剂对沥青/裂缝贴性能的影响

增黏剂使沥青具有良好的初黏性、持黏性和抗剥离性。综合考虑改性沥青的粘结性、高低温性及相容性指标，选择石油树脂作为主增黏剂，萜烯树脂、古马隆树脂作为辅助增黏剂[5，8-9]，其对沥青/裂缝贴性能的影响如图5、图6所示。

由图5可知，沥青的软化点除增黏剂掺量为2.9%外，总体逐渐降低，低温柔性小幅波动且有变差趋势。从图6可知，随着增黏剂掺量增加，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性亦呈先提高后降低趋势。可见掺入适量的增黏剂对裂缝贴的剥离强度、持黏性有一定改善作用，但使用过量反而降低沥青的低温柔性[5，10]。

填料对沥青/裂缝贴性能的影响

无机填料能提高改性沥青的耐热性、耐老化性、粘结性能及机械性能，且可节约沥青用量、降低生产成本。考虑到取材便利性及成本控制，在基质沥青、增塑剂、改性剂、增黏剂确定的前提下，选择滑石粉作为填料进行对比研究，其对沥青/裂缝贴相关性能的影响如图7、图8所示。

由图7可知，随着填料用量增加，沥青的软化点先升高后降低，低温柔性先持平后降低。从图8可知，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性整体呈下降趋势。原因是填料的加入会吸附沥青中的油分，使沥青与被粘物的润湿度降低，从而降低体系的剥离强度和持黏性[5]。

结语

(1)在一定掺量范围内，增塑剂、改性剂、增黏剂和填料的加入能改善沥青/裂缝贴的软化点、低温柔性、剥离强度、剪切强度、持黏性等性能，过量则会使之降低；综合考虑环保、成本等因素，得到适宜的原料配比为：混合沥青57%~61%、增塑剂12.5%~13.5%、改性剂13%~14%、增黏剂2.5%~3.5%、滑石粉11%~12%。经测试，按最佳配比制备的裂缝贴的耐热性82℃、软化点92℃、低温柔性-25℃、剥离强度4.6N/mm、剪切强度7.5N/mm、持黏性min。

(2)改性基质沥青应具有低温柔性佳、粘结性强、相容性好以及必要时可自由调配等特点。

(3)改性沥青中掺入适量填料，可以显著降低成本、拓展改性沥青裂缝贴的应用前景。

全文完。首发于《新型建筑材料》年2月。作者简介：王治，男，年生，高级工程师，主要从事防水材料及化学建材的标准化研究和测试。