魯新虎， 黃贇婕， 董剛， 宋亮， 王朝輝*

(1.新疆交通投資有限責(zé)任公司， 新疆 烏魯木齊 830000； 2.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院； 3.新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院)

新疆克拉瑪依瀝青(KLMY)與塔河瀝青(TH)因其特有性質(zhì)，普通改性工藝難以大幅提升其路用性能，并對(duì)其加工、儲(chǔ)存和使用性能影響較大等，部分性能甚至因改性而有所降低。直接采用新疆瀝青作為路面材料已難以滿足日漸增長(zhǎng)的交通需要，新疆地區(qū)瀝青的改性方式及實(shí)用成效逐漸成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。如何大幅提升新疆產(chǎn)基質(zhì)瀝青路用性能、有效突破新疆瀝青改性難題成為當(dāng)前亟需解決的問題。

近年來，部分學(xué)者針對(duì)新疆瀝青的改性難題，從SBS改性和膠粉改性入手，對(duì)新疆基質(zhì)瀝青做了大量研究。但針對(duì)新疆瀝青的改性研究多停留在室內(nèi)試驗(yàn)階段，關(guān)于改性機(jī)理、改進(jìn)劑、改性工藝的研究雖然取得了一定成效，但在實(shí)際應(yīng)用中，新疆瀝青因難改性、改性效果差等原因并未得到大范圍推廣。

基于此，該文首先系統(tǒng)調(diào)查新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青及其改性的研究動(dòng)態(tài)，詳盡梳理新疆瀝青特性及其改性性能。從新疆瀝青的組成與組分入手，結(jié)合SBS改性機(jī)理和膠粉改性機(jī)理，闡述新疆瀝青難改性的影響因素。同時(shí)，詳盡調(diào)查并總結(jié)不同改性工藝、改性方式及改性劑、助劑對(duì)于新疆瀝青改性效果的影響，為后續(xù)新疆瀝青改性深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 新疆瀝青及其改性性能調(diào)查與評(píng)價(jià)

新疆是中國(guó)優(yōu)質(zhì)瀝青主要產(chǎn)地之一，主要產(chǎn)品有克拉瑪依瀝青(KLMY)與塔河瀝青(TH)兩種，現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于中國(guó)公路建設(shè)之中。塔河瀝青在高溫性能、感溫性能和抗老化能力上表現(xiàn)優(yōu)異，而克拉瑪依瀝青雖具備相當(dāng)高的抗老化能力，但高溫性能稍顯不足?；诖耍到y(tǒng)梳理新疆基質(zhì)瀝青及其改性性能，對(duì)比瀝青改性前后的基本性能指標(biāo)與路用性能指標(biāo)，以期進(jìn)一步明確新疆瀝青的改性成效，為后續(xù)研究及實(shí)際應(yīng)用提供方向。

1.1 新疆基質(zhì)瀝青性能調(diào)查與評(píng)價(jià)

主要針對(duì)黏度、軟化點(diǎn)、延度、針入度、蠟含量和密度指標(biāo)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。新疆基質(zhì)瀝青性能調(diào)查結(jié)果如圖1所示。

圖1 新疆基質(zhì)瀝青性能

由圖1可知： 新疆基質(zhì)瀝青黏度主要集中在243～319.7 Pa· s，滿足規(guī)范中A等級(jí)瀝青要求；軟化點(diǎn)主要集中在46.3～49.5 ℃，占調(diào)查數(shù)據(jù)的80%；延度主要集中在5.1～11.2 cm，占調(diào)查數(shù)據(jù)的87.5%；針入度指標(biāo)主要集中在79.7～88(0.1 mm)，其中針入度最小值為74.0(0.1 mm)；蠟含量集中分布在兩部分：蠟含量0.9%～1.4%占66.7%，1.9%～2.3%占33.3%；密度集中于0.981～0.997 g/cm3，其中密度約為0.982 g/cm3的基質(zhì)瀝青數(shù)量最多，占調(diào)查數(shù)據(jù)的50%左右，所調(diào)查基質(zhì)瀝青的密度均大于0.981 g/cm3，小于1.035 g/cm3。

上述分析表明：新疆基質(zhì)瀝青自身具備了較好的溫度敏感性、高溫性能、抗疲勞性能。同時(shí)，新疆基質(zhì)瀝青黏度較高，與集料有較好的黏附性。

1.2 SBS改性新疆瀝青性能

通過調(diào)查SBS改性新疆基質(zhì)瀝青有關(guān)文獻(xiàn)，梳理不同SBS改性新疆瀝青的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)，針對(duì)針入度、軟化點(diǎn)、延度、針入度指數(shù)、黏度和SBS改性劑摻量指標(biāo)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。新疆地區(qū)SBS改性瀝青性能調(diào)查結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知：采用SBS改性新疆基質(zhì)瀝青后，針入度為52.8～78.0(0.1 mm)；軟化點(diǎn)為46.6～80.9 ℃，其中55.4～62.3 ℃占45%；5 ℃延度分布也較均勻，最低為17.2 cm，最高為62.5 cm；針入度指數(shù)為-0.39～0.82，比較集中于-0.16～-0.03；180 ℃旋轉(zhuǎn)黏度為1.9～3.5 Pa· s；SBS摻量多采用3.8%～5.5%，其中5.0%約占55%。

圖2 新疆地區(qū)SBS改性瀝青性能

上述分析表明：通過SBS改性，新疆基質(zhì)瀝青的高溫性能得到了較大提升，低溫抗裂性有所增強(qiáng)但提升相對(duì)較小。

1.3 膠粉改性新疆瀝青性能

通過調(diào)查膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青有關(guān)文獻(xiàn)，梳理不同膠粉改性新疆瀝青的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)，包括針入度、軟化點(diǎn)、延度、黏度、膠粉摻量和膠粉粒徑等，結(jié)果如圖3所示。

圖3 新疆地區(qū)膠粉改性瀝青性能

由圖3可知： 采用膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青后，針入度為53.3～95.0(0.1 mm)，其中，61.8～71.9(0.1 mm)約占80%；軟化點(diǎn)集中分布于兩部分：47.8～61.5 ℃為75%，61.5～76.7 ℃為25%；5 ℃延度主要集中在兩部分：16.1～17.2 cm和17.2～18.7 cm，各占調(diào)查數(shù)據(jù)的50%；180 ℃旋轉(zhuǎn)黏度主要為1.7～3.7 Pa· s；膠粉摻量集中在18%～20%，占調(diào)查數(shù)據(jù)的80%；膠粉目數(shù)為20～60目，其中采用40目進(jìn)行研究約占調(diào)查數(shù)據(jù)的50%。

上述分析表明：通過膠粉改性，新疆基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性提升顯著，然而低溫性能卻未得到有效改善。

結(jié)合上述數(shù)據(jù)，通過進(jìn)一步整合，分別從針入度、軟化點(diǎn)和延度3個(gè)性能指標(biāo)入手，分析比較新疆基質(zhì)瀝青、SBS改性新疆瀝青和膠粉改性新疆瀝青，結(jié)果如圖4所示。

圖4 新疆基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青與膠粉改性瀝青性能指標(biāo)對(duì)比

由圖4可知：

(1) 對(duì)于針入度，SBS改性新疆基質(zhì)瀝青比新疆基質(zhì)瀝青低14～18(0.1mm)，降低18%～20%，表明SBS改性可使新疆基質(zhì)瀝青的黏度得到有效提升；對(duì)于軟化點(diǎn)，SBS改性新疆基質(zhì)瀝青較新疆基質(zhì)瀝青高13～15 ℃，提升28%～30%，表明SBS改性可使新疆基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性得到較大提升；對(duì)于延度(5 ℃)，SBS改性新疆基質(zhì)瀝青比新疆基質(zhì)瀝青高6～17 cm，提高39%～52%，而低溫狀態(tài)下延度越大，瀝青的抗裂性能越好，表明SBS改性可使新疆基質(zhì)瀝青的低溫性能得到顯著提升。

(2) 對(duì)于針入度，膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青較新疆基質(zhì)瀝青低14～23(0.1 mm)，降低16%～27%，表明膠粉改性可使新疆基質(zhì)瀝青的黏度得到較大提升；對(duì)于軟化點(diǎn)，膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青較新疆基質(zhì)瀝青高13～15 ℃，提升27%～28%，表明膠粉改性可使新疆基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性得到較大提升；對(duì)于延度(5 ℃)，膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青與新疆基質(zhì)瀝青相差較小，表明膠粉改性新疆基質(zhì)瀝青在延度上收效甚微。

(3) 較之SBS改性，膠粉改性更能提升新疆基質(zhì)瀝青黏度；SBS改性、膠粉改性均能大幅提升新疆基質(zhì)瀝青高溫穩(wěn)定性，且提升幅度相近；較之膠粉改性，SBS改性使新疆基質(zhì)瀝青延度提升更大，從而具備更強(qiáng)的低溫抗開裂性能。

綜上，新疆基質(zhì)瀝青經(jīng)過SBS改性、膠粉改性后，其針入度降低明顯、軟化點(diǎn)提高顯著，說明其高溫性能、溫度敏感性得到充分改善；而經(jīng)SBS改性后，其延度改善顯著，經(jīng)膠粉改性后延度未見明顯變化。

2 新疆瀝青改性機(jī)理研究進(jìn)展

與進(jìn)口瀝青和中國(guó)其他瀝青改性后的性能提升效果相比，新疆基質(zhì)瀝青經(jīng)SBS改性、膠粉改性后，其成效并不理想。一方面，同種工藝下，新疆瀝青在改性過程中，瀝青中分散不均勻、不穩(wěn)定的改性劑因其高分子聚合物的特性與瀝青組分易發(fā)生聚團(tuán)現(xiàn)象，造成實(shí)際應(yīng)用新疆瀝青改性效果差甚至改性困難，如SBS改性KLMY瀝青時(shí)產(chǎn)生的離析現(xiàn)象，使得新疆瀝青改性難以大規(guī)模推廣；另一方面，相同的改性效果下，新疆瀝青改性成本較高，對(duì)于充分利用地區(qū)資源、節(jié)省地方財(cái)政支出不利。為進(jìn)一步探明新疆瀝青改性效果不佳的原因，系統(tǒng)調(diào)查新疆瀝青的組成與組分，結(jié)合SBS改性機(jī)理和膠粉改性機(jī)理，詳細(xì)闡述新疆瀝青難改性機(jī)理。從改性機(jī)理角度，尋求經(jīng)濟(jì)、合理、高效的改性方式，降低新疆瀝青的改性成本，使其得到推廣應(yīng)用。

2.1 新疆瀝青組分分析

2.1.1 新疆瀝青組分

調(diào)查并梳理現(xiàn)有新疆地區(qū)瀝青組分情況，主要包括瀝青飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等，匯總結(jié)果如圖5所示。

圖5 KLMY、TH與疆外瀝青組分對(duì)比

不同比例的飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等構(gòu)成的不同種基質(zhì)瀝青，通常表現(xiàn)出不同特性。 這些組分的不同占比往往直接造成基質(zhì)瀝青與高分子聚合物之間的相容性差異，當(dāng)相容性較好時(shí)，基質(zhì)瀝青與聚合物改性劑混合充分，改性效果理想；反之，當(dāng)相容性較差時(shí)，易造成基質(zhì)瀝青改性效果差甚至改性困難。由圖5可知：對(duì)于飽和分，KLMY與TH遠(yuǎn)高于其余道路石油瀝青，而KLMY與TH相當(dāng)；對(duì)于芳香分，KLMY、TH低于其他瀝青，同時(shí)KLMY又低于TH；對(duì)于膠質(zhì)則為KLMY最高，TH最低，其他瀝青處于兩者之間；對(duì)于瀝青質(zhì)，TH最高，均值達(dá)18.64%，KLMY最低，均值不足1%。不難看出：低芳香分、高飽和分為KLMY與TH瀝青共有，而瀝青質(zhì)含量，TH瀝青為KLMY瀝青的15～25倍。在工程應(yīng)用中，因?yàn)r青組分占比差異，KLMY基質(zhì)瀝青表現(xiàn)為高溫穩(wěn)定性不足、膠體穩(wěn)定性較差，而TH瀝青則呈現(xiàn)出瀝青延度低、低溫性能較差、易產(chǎn)生脆裂等特點(diǎn)。

沈金安等指出高芳香分與低瀝青質(zhì)的組分配比與高分子聚合物改性劑具有良好的相容性。而新疆地區(qū)KLMY瀝青、TH瀝青芳香分含量均較低，因而在研究中與SBS等高分子聚合物改性劑呈現(xiàn)出較差的相容性。因此，后續(xù)可嘗試通過提高芳香分比例并適當(dāng)降低瀝青質(zhì)含量等方式用以改善改性劑在KLMY瀝青、TH瀝青中的溶解度。

2.1.2 瀝青S元素含量

對(duì)于渣油或?yàn)r青重質(zhì)油而言，氫、碳、氮、硫、氧等元素的組成對(duì)基質(zhì)瀝青的溶解度、穩(wěn)定性等物理或化學(xué)性質(zhì)影響較大。其中，硫元素含量及其化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)基質(zhì)瀝青的改性效果影響最為顯著。通過調(diào)查，總結(jié)了部分新疆基質(zhì)瀝青與其他基質(zhì)瀝青的元素組成，調(diào)查成果匯總?cè)绫?所示。

表1 基質(zhì)瀝青元素組成

由表1可知：氫、碳是構(gòu)成基質(zhì)瀝青最主要的兩種元素，氮、硫、氧是構(gòu)成基質(zhì)瀝青的微量元素。對(duì)微量元素占基質(zhì)瀝青元素的比例分析可知，硫元素含量為進(jìn)口-90>塔河原油>國(guó)產(chǎn)-90>KSH-A>KSH-C> KSH-B，其中KSH-A、KSH-B、KSH-C中硫元素含量基本一致，遠(yuǎn)低于進(jìn)口-90，這證明克拉瑪依瀝青(KSH-A、KSH-B、KSH-C)中含硫元素極性基團(tuán)較少。

2.1.3 瀝青材料化學(xué)組成及溶解度分析

當(dāng)兩種材料的溶解度參數(shù)較為相近時(shí)，共混會(huì)較均勻。溶解度參數(shù)，用δ表示。SBS高分子聚合物的溶解度參數(shù)δ為聚苯乙烯(PS段)與聚丁烯(PB段)線性相加，同樣，基質(zhì)瀝青的溶解度參數(shù)δ為飽和分、芳香分、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)4大組分線性相加。當(dāng)基質(zhì)瀝青與SBS等高分子聚合物改性劑溶解度參數(shù)δ相近時(shí)，二者表現(xiàn)為較高的相容性，改性過程中共混均勻，改性后軟化點(diǎn)大幅降低，從而使瀝青高溫性能得到加強(qiáng)。通過調(diào)查，總結(jié)了新疆地區(qū)KLMY瀝青各組分與SBS改性劑化學(xué)成分的溶解度參數(shù)δ值如表2所示。

表2 材料化學(xué)組成及溶解度

由表2可知：新疆地區(qū)KLMY瀝青的溶解度參數(shù)δ值為各組分溶解度參數(shù)δ值線性相加，其值為38.46，SBS溶解度參數(shù)δ值為聚苯乙烯(PS段)與聚丁烯(PB段)溶解度參數(shù)δ值線性相加，其值為17.5。膠粉顆粒溶解度參數(shù)δ值通常為17.8。表明新疆地區(qū)KLMY瀝青與SBS、膠粉顆粒的溶解度參數(shù)δ相差較大，實(shí)際改性過程中混合均勻性較差，致使改性效果不佳，需通過增溶劑來提高其相容程度。

2.2 SBS改性機(jī)理分析

現(xiàn)階段，SBS瀝青改性方式主要分為物理改性、化學(xué)改性兩大類。物理改性：即高溫狀態(tài)下，將SBS改性劑與基質(zhì)瀝青混合，再利用高速剪切儀使二者形成連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；化學(xué)改性：即高溫狀態(tài)下，SBS改性劑與基質(zhì)瀝青混融分散后，通過添加穩(wěn)定劑等方式，使瀝青形成活性基團(tuán)，而后活性基團(tuán)與SBS改性劑接枝，構(gòu)成更為穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。無論是物理改性還是化學(xué)改性，改性效果都與瀝青本身的組分和其物理性質(zhì)相關(guān)?；诖藦臑r青組分、S元素含量和材料溶解度三個(gè)方面對(duì)SBS改性新疆瀝青做出如下分析：

(1) 在瀝青組分方面，周巧英等分別對(duì)SBS改性KLMY90#、國(guó)產(chǎn)Ⅰ90#、進(jìn)口Ⅰ90#、進(jìn)口Ⅱ90#瀝青進(jìn)行熒光測(cè)試，結(jié)果表明：和其他瀝青相對(duì)比，SBS與KLMY配伍性較差，聚團(tuán)現(xiàn)象較明顯，溶脹效果不佳導(dǎo)致形成穩(wěn)定的改性瀝青產(chǎn)品較為困難。同時(shí)，新疆地區(qū)KLMY瀝青自身飽和分和芳香分等輕質(zhì)油分含量偏低，致使基質(zhì)瀝青與SBS改性劑無法溶脹充分，易引發(fā)聚團(tuán)現(xiàn)象，造成新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青為原材料的SBS改性過程困難，改性成效不佳。

(2) 基質(zhì)瀝青與SBS等高分子聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，必須具備足夠的含硫極性官能團(tuán)。伴隨含硫極性官能團(tuán)的增多，基質(zhì)瀝青與高分子聚合物改性劑的相容性越高，改性瀝青穩(wěn)定性越高。結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)，新疆地區(qū)KLMY瀝青含硫元素極性官能團(tuán)含量較少，遠(yuǎn)低于進(jìn)口-90和塔河瀝青。在實(shí)際應(yīng)用中，KLMY瀝青改性難度較大，而塔河瀝青相對(duì)較優(yōu)，因此，低S含量可能是克拉瑪依瀝青難改性的原因之一。

(3) 基質(zhì)瀝青與SBS等高分子聚合物改性劑的溶解度參數(shù)相近時(shí)，二者相容性越好。反之，溶解度參數(shù)相差較大時(shí)，基質(zhì)瀝青與SBS改性劑不易相容，改性效果不佳。由表2可知：SBS溶解度系數(shù)高達(dá)17.5，大于KLMY瀝青各組分的溶解度，同時(shí)遠(yuǎn)小于基質(zhì)瀝青的各組分溶解度參數(shù)線性相加值38.64，故兩者相容性較差。因此，溶解度差異可能是KLMY瀝青改性難的因素之一。

2.3 膠粉改性機(jī)理分析

現(xiàn)階段，膠粉改性瀝青改性機(jī)理尚未形成統(tǒng)一觀點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者較為認(rèn)可的膠粉改性機(jī)理主要集中于4種觀點(diǎn)：即物理共混觀點(diǎn)、化學(xué)共混觀點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)填充觀點(diǎn)以及溶脹降解觀點(diǎn)。其中，溶脹降解觀點(diǎn)受學(xué)者接受程度最高：即較低溫度狀態(tài)時(shí)橡膠顆粒在瀝青中發(fā)生溶脹；較高溫度狀態(tài)時(shí)橡膠顆粒分子間的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生破壞，進(jìn)而引發(fā)降解和脫硫反應(yīng)，在該過程中同時(shí)存在物理作用和化學(xué)作用。

李廷剛等觀測(cè)了不同反應(yīng)時(shí)間下含添加劑和不含添加劑的膠粉改性瀝青的電鏡照片以探究膠粉改性瀝青的改性機(jī)理。結(jié)果表明：膠粉改性過程中，膠粉顆粒隨反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，從相對(duì)獨(dú)立逐步演變?yōu)槟z粉顆粒核心溶解，而后膠粉顆粒表面與基質(zhì)瀝青連接形成凝膠體，逐步構(gòu)建穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而呈現(xiàn)出理想的使用性能。

膠粉與基質(zhì)瀝青的材料特性差異主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：相對(duì)分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性以及膠粉顆粒與基質(zhì)瀝青各組分溶解度參數(shù)。其中溶解度參數(shù)直接影響膠粉與基質(zhì)瀝青的相容性，其差異大小對(duì)膠粉改性基質(zhì)瀝青效果的影響最為顯著。因此，現(xiàn)階段主要通過工藝相容方式，實(shí)現(xiàn)并提升膠粉對(duì)基質(zhì)瀝青的改性。該方式下，瀝青中油蠟組分因其溶解度參數(shù)和膠粉顆粒相近，二者表現(xiàn)為較好的相容性，油蠟分子擴(kuò)散進(jìn)入橡膠鏈段空隙中，導(dǎo)致橡膠鏈段逐步產(chǎn)生松動(dòng)、脫離，進(jìn)而一部分膠粉顆粒完全溶解；最終膠粉顆粒以非完全溶解的極細(xì)狀態(tài)均勻分布于瀝青中，進(jìn)而構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定性較好的物理相容體系。

綜上可知：膠粉改性瀝青主要形成于溶脹過程中，其改性效果明顯受到膠粉與基質(zhì)瀝青組分的相容性影響，而相容性主要與材料的溶解度參數(shù)差異有關(guān)，當(dāng)二者的溶解度參數(shù)差異較小時(shí)，相容性較好，反之則較差。膠粉、SBS等高分子聚合物改性劑的溶解度參數(shù)相近，遠(yuǎn)小于新疆地區(qū)KLMY瀝青各組分的溶解度參數(shù)線性相加值，在改性過程中，材料相容性較差，溶脹過程不理想，且容易發(fā)生聚團(tuán)現(xiàn)象，難以形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，采用膠粉、SBS等高分子聚合物改性劑用于新疆瀝青改性時(shí)，需克服相容性較差的難題，使材料溶脹充分，減少改性過程中的聚團(tuán)現(xiàn)象，才能達(dá)到較為理想的改性效果。

3 新疆瀝青性能提升工藝研究

改性瀝青制備工藝：溶脹、剪切、發(fā)育。即在一定溫度狀態(tài)與剪切條件下，改性劑溶脹充分以極細(xì)的狀態(tài)均勻分布于基質(zhì)瀝青中，逐漸構(gòu)成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

基于新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青制備而成的SBS改性瀝青、膠粉改性瀝青，深受基質(zhì)瀝青組分、材料溶解度等因素影響，其改性存在一定難度、改性效果不夠理想，現(xiàn)階段難以大幅推廣及應(yīng)用。部分學(xué)者針對(duì)SBS、膠粉等改性劑與新疆瀝青材料的相容性難題，研究并改進(jìn)了不同的新疆瀝青改性工藝，以提升改性效果。另有學(xué)者通過研究不同改性劑對(duì)新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青與SBS相容性的提升作用，取得一定的成果。調(diào)查內(nèi)容主要集中在剪切工藝、改性方法和新型改性劑方面：

(1) 剪切工藝：不同剪切工藝對(duì)SBS等高分子聚合物改性劑在基質(zhì)瀝青中的分散程度影響顯著，進(jìn)而阻礙SBS與基質(zhì)瀝青的相容程度及混合物的穩(wěn)定性。彭煜等指出降低SBS顆粒尺寸、提高剪切速率和剪切溫度可提高SBS與新疆KLMY瀝青之間的相容性，改善改性效果；同時(shí)，較高的剪切溫度加速瀝青老化、增加剪切時(shí)間在提高改性瀝青軟化點(diǎn)的同時(shí)，會(huì)降低其延度和溫度敏感性。文躍采用SBS改性新疆KLMY瀝青，確定了剪切工藝參數(shù)對(duì)材料相容性的影響程度：即剪切時(shí)間>剪切溫度>發(fā)育溫度>發(fā)育時(shí)間；同時(shí)指出了SBS改性新疆KLMY瀝青的最佳工藝條件，為新疆瀝青實(shí)際改性生產(chǎn)提供參考。

(2) 改性方法：彭煜等針對(duì)新疆KLMY瀝青改性難、穩(wěn)定性差等問題，分別采用化學(xué)改性和物理改性的方法，研究了KSH-A90#、MHT-A90#、HSA90#和進(jìn)口JK-AJ90#4種瀝青改性前后物理、化學(xué)性質(zhì)及SBS改性瀝青性能指標(biāo)的差異，明確指出化學(xué)改性有助于降低SBS改性過程中的反應(yīng)溫度，提升新疆KLMY瀝青的高溫性能；高華采用母液化學(xué)復(fù)合法，通過帶攪拌器的反應(yīng)釜，將KLMY瀝青與SBS改性劑加熱循環(huán)，使二者更好地熔融。

(3) 新型改性劑：李林萍等采用TLA(特立尼達(dá)湖瀝青)改性新疆KLMY AH-90#基質(zhì)瀝青，有效提高了其高低溫性能，且TLA成本較低，可推廣使用；李國(guó)峰等研究了硫磺用于新疆瀝青的改性，并依托新疆地區(qū)硫磺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了大范圍推廣硫磺改性新疆瀝青的可行性；宋卿卿等采用新疆烏爾禾巖瀝青作為改性劑，研究了不同攪拌時(shí)間和溶入溫度下不同摻量新疆烏爾禾巖瀝青對(duì)于新疆KLMY 90#瀝青的改性影響，為新疆烏爾禾巖瀝青用于改性新疆基質(zhì)瀝青的應(yīng)用研究提供了思路。

綜上可知：采用合理剪切工藝、最佳剪切條件，有助于提升新疆瀝青的改性效果；化學(xué)改性等合理的改性方法能更好地解決新疆瀝青的改性難題，提升新疆瀝青的改性性能；采用TLA、硫磺、新疆烏爾禾巖瀝青等經(jīng)濟(jì)適用性高、相容性較好的新型改性劑可有效改善新疆瀝青改性效果。

4 新疆瀝青改性應(yīng)用現(xiàn)狀

SBS、橡膠改性瀝青在中國(guó)已具備一定研究規(guī)模，并在各省市皆有應(yīng)用，經(jīng)過多年環(huán)境條件與車輛荷載的共同作用，表現(xiàn)出良好的耐久性與穩(wěn)定性。新疆地區(qū)使用改性瀝青起步較晚，從2010年起，在日益增長(zhǎng)的交通需求下，開始大規(guī)模使用改性瀝青以提升高等級(jí)公路路用性能。

新疆地區(qū)處于中國(guó)西北，南疆干旱，北疆寒冷，整體日照時(shí)間長(zhǎng)、降雨量小，晝夜溫差最大可達(dá)19 ℃。位于烏魯木齊市的蘇州路東延道路是新疆地區(qū)第一條采用SBS改性新疆基質(zhì)瀝青的道路，通過摻入6%SBS改性劑，有效提升了克拉瑪依AH-90#基質(zhì)瀝青的路用性能。然而，新疆基質(zhì)瀝青與SBS等聚合物改性劑混溶不充分，易引發(fā)聚團(tuán)現(xiàn)象降低改性效果。在新疆阿喀高速公路采用橡膠改性瀝青技術(shù)鋪筑了試驗(yàn)段，摻入適量的橡膠可大幅度提升試驗(yàn)段的滲水、降噪等性能，但因橡膠粉沉淀及橡膠與瀝青黏度不足等問題導(dǎo)致工程質(zhì)量下降。周良川等在克拉瑪依白堿灘城市快速路的研究中指出一定摻量的膠粉可以有效改善克拉瑪依瀝青的高低溫性能、抗疲勞性能。同時(shí)，膠粉改性瀝青作為面層材料可有效降低行車噪音，其低廉的造價(jià)和對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用使其推廣成為可能；李宏亮等運(yùn)用改性瀝青在克拉瑪依市鋪筑了城市道路，經(jīng)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)橡膠瀝青所鋪筑的公路高溫穩(wěn)定性、抗車轍性、抗疲勞老化性較普通瀝青明顯提高，但SBS 改性瀝青使用性能效果提升并不顯著。

結(jié)合現(xiàn)階段新疆地區(qū)改性瀝青應(yīng)用現(xiàn)狀可知，SBS、膠粉改性新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青在一定程度上可提升其路用性能，但新疆基質(zhì)瀝青特有性質(zhì)易引發(fā)改性難題，降低改性效果。

5 結(jié)論與展望

(1) SBS改性后新疆基質(zhì)瀝青針入度降低18%～20%、軟化點(diǎn)提升28%～30%、延度提升39%～52%；膠粉改性后新疆基質(zhì)瀝青針入度降低16%～27%、軟化點(diǎn)提升27%～28%、延度變化不顯著。表明新疆基質(zhì)瀝青經(jīng)過SBS改性、膠粉改性后，其高溫性能、溫度敏感性得到充分改善；而經(jīng)SBS改性后，其低溫抗開裂性能改善顯著，經(jīng)膠粉改性后未見明顯變化。

(2) 低芳香分、高飽和分的新疆KLMY瀝青使SBS改性劑溶脹不充分，易產(chǎn)生聚團(tuán)現(xiàn)象，引發(fā)改性難題；新疆KLMY瀝青含硫極性基團(tuán)過少，與SBS改性劑難以構(gòu)成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低改性效果；膠粉、SBS等高分子聚合物改性劑的溶解度參數(shù)遠(yuǎn)小于新疆地區(qū)KLMY瀝青的溶解度參數(shù)，改性過程中呈現(xiàn)出較差的相容性，增加了改性難度。

(3) 采用合理的剪切工藝，控制剪切條件可實(shí)現(xiàn)改性效果最大化；化學(xué)改性等合理的改性方法能更好地解決新疆瀝青的改性難題；經(jīng)濟(jì)適用、相容性好的新型改性劑或可替代SBS、膠粉等高分子聚合物改性劑用于改性新疆瀝青。

(4) 后續(xù)應(yīng)在SBS、膠粉改性新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青機(jī)理的細(xì)化研究基礎(chǔ)上，提升SBS、膠粉或其他改性劑與克拉瑪依瀝青、塔河瀝青的相容穩(wěn)定性與配伍性，降低新疆地區(qū)基質(zhì)瀝青的改性成本，使其能夠良好適配新疆獨(dú)特的氣候環(huán)境并且大范圍推廣應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)新疆地區(qū)公路整體建設(shè)水平。