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user: 3. 多空隙沥青混合料胶结料应用概况 在多空隙沥青路面的发展过程中，各国对各种沥青胶结料都进行了相关不同的尝试，既有基质沥青，也有改性沥青，它们之中既有成功的也有失败的。并且在对胶结料的分级上也存在着不同的标准，有的按针入度分级系统进行分级，有的按黏度分级程序进行分级，有的按Superpave(PG)性能分级系统进行分级。欧洲的沥青胶结料主要采用针入度分级，美国所使用的沥青胶结料很广泛，既有黏度分级也有PG分级 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。 多空隙沥青混合料胶结料的选择被很多因素影响，胶结料选择的基础是工程现场的气候条件和此道路所要承载的预期交通量。此外，胶结料需具有较高劲度，以此防止混合料发生析漏和保证裹覆集料的沥青膜厚度，因此很多国家和机构规定使用改性沥青，表2是多空隙沥青混合料的胶结料所应该具有的特性要求。 Table 2 Required properties of binder for porous asphalt mixtur 项目 混合料要求的特性 胶结料的特性 集料抗飞散性 为确保混合料的稳定性，应对集料强力黏着，使其具有高强的包裹力、黏附性 使用黏附性好的胶结料(高强的、高抗拉强度) 耐候性 混合料因空隙率大，易受空气、日光等因素影响，为防由此产生的老化，包裹集料的胶结料薄膜要足够厚 使用耐候性强，能形成厚薄膜的高黏度胶结料 耐水性 由于雨水对混合料的浸透，为确保耐水性(抗剥离性)，胶结料对集料应有很好的黏附性 使用与集料有强黏附性的胶结料(高抗剥离性) 耐流动性 在重交道路上应用时，混合料应具有较高的抗塑性变形能力(不易产生车辙) 使用软化点及60℃黏度指标高的沥青 表2. 多空隙沥青混合料的胶结料所要求的特性 欧洲一般采用聚合物改性沥青，常见的聚合物类型有SBS和EVA。英国允许采用苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)；奥地利SBS、EVA、SBR和橡胶改性沥青都是允许的；奥地利与瑞士同时也允许采用未改性的沥青胶结料。美国对于多空隙沥青路面所采用的胶结料类型主要集中在SBS改性沥青与橡胶改性沥青上。日本经过多年实践，提出了独特的高黏度改性沥青概念，即60℃绝对黏度在20，000 Pa∙s以上的改性沥青，这一概念已被我国在内的东亚以及东南亚地区所接受 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。 3.1. 橡胶沥青在多空隙沥青路面中的应用 法国从19世纪80年代起就开始在沥青中掺入橡胶粉并应用于多空隙沥青混合料中，现如今，包括美国、日本、欧洲的许多国家、南非、澳大利亚等国也开始了对橡胶沥青的应用研究，特别是用于多空隙沥青混合料。 随着废旧轮胎数量的激增，随意堆积所造成的“黑色污染”已经成为一个重要的环境问题。废旧轮胎主要的化学成分是天然橡胶和合成橡胶，还有硫、碳黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂，均为良好的沥青改性剂，制备成橡胶粉用于生产橡胶沥青，可改善沥青的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能，起到延长路面使用寿命、延缓反射裂缝、减轻行车噪声等作用。因此，采用橡胶沥青作为多空隙沥青混合料的胶结料，不仅可解决大量废旧轮胎的回收利用问题，而且可充分发挥橡胶沥青材料特点。目前橡胶沥青的制备有“湿法”—橡胶粉在与集料拌和前与沥青发生高温反应；和“干法”—橡胶粉作为另类集料与石料一起加入。为了保证橡胶沥青质量一般采用“湿法”制备。 对于多空隙混合料胶结料我国采用日本的60℃粘度大于20，000这一技术指标。美国材料与试验标准(ASTM)中对橡胶沥青175℃粘度的要求是：橡胶青的175℃布氏粘度必须在1.5~5.0 Pa∙s之间，以保证良好的施工性能。国内相关研究采用普通基质沥青AH-70，改性剂掺量为4%，实验结果如下表3。 Table 3 Test results of rubber asphalt with different rubber powder rati 40目橡胶粉比例/% 针入度(25℃)/0.1mm 延度(15℃)/cm 软化点/℃ 60℃粘度/Pa·s 175℃粘度/Pa·s 弹性恢复25℃/% 0 67.2 >150 49.3 310 - - 15 46 17.1 68 18，200 3.85 71.2 18 43.2 15.4 72 20，300 4.5 75.6 21 40.3 13.8 77 20，800 5.35 78.3 24 36 10.2 80 21，200 5.8 81.1 表3. 橡胶沥青不同橡胶粉比例试验结果 由此研究可以得出橡胶沥青60℃粘度随橡胶粉掺量的增加而逐渐增加，在添加18%的橡胶粉时60℃黏度才刚达到20，000 Pa∙s，并且随着胶粉量得增加，60℃黏度的增加不太明显。175℃粘度的要求在胶粉掺量18%可以达到，所以采用18%的橡胶粉掺量改性沥青可以用于多空隙沥青混合料，混合料路用性能基本可以达到多空隙沥青路面要求。 由于橡胶沥青刚好满足多空隙沥青路面相关性能要求，并且不同橡胶颗粒质量难以控制，以及对其高温性能存在疑虑，我国很少将橡胶沥青应用于多空隙沥青路面上。 3.2. 环氧沥青在多空隙沥青路面中的应用 环氧沥青是环氧树脂、固化剂以及沥青的混合物，在高性能路用材料发展领域，环氧沥青是传统筑路沥青材料的革命性升级材料。环氧沥青一般由两部分构成，一部分为环氧树脂和沥青的混合物称为A组分，另一部分为固化剂(B组分)；也有的固化剂和沥青的混合物为A组分，B组分为环氧树脂；分组依据以A组分拌制沥青混合料的和易性进行。 环氧沥青相比于传统沥青更为坚硬，具有更高更为显著的内聚强度，更大的抗剪切应力的能力，也更不易于氧化以及具有优良的耐疲劳性能。因此若将环氧沥青用于多空隙沥青路面，其高温性能和抗老化性能会十分优异，这样在重载慢速区域，可以很好避免车辙的产生并长期保证高空隙率；环氧沥青内聚强度很高，可以充分发挥多空隙沥青路面的各项路用功能，并且可以尝试满足超过25%的空隙率的路面。 环氧沥青于多空隙沥青路面在新西兰有了一定的研究和应用，也取得了很多研究成果，但是相对于国内来说很少应用在多空隙路面上，其中最大的阻碍应该是环氧沥青价格过于昂贵，很难在多空隙沥青路面实际过程应用。但是以新西兰的研究应用和环氧沥青性能优点来说，环氧沥青是完全可以满足应用于多空隙沥青路面的。因此，如果在保证其性能满足多空隙沥青路面的情况下，大为降低费用，将会使其应用前景更为广阔。 3.3. 高黏沥青在多空隙沥青路面中的应用 高黏度沥青是指掺加高黏添加剂制成的沥青胶结料，从而提高沥青的绝对粘度，提高沥青混合料强度、水稳性和抗飞散、耐疲劳等多种性能。大部分高黏添加剂是以高分子聚合物为主要成分，经过一定工艺合成并制备成为均匀粒子状的改性材料，以增强沥青绝对粘度、增强沥青与集料之间的粘结性能为目的，可在沥青混合料拌合过程中快速、均匀熔融分散，显著提高沥青混合料强度、水稳性和抗飞散、耐疲劳等多种性能。 高黏沥青由于具有较多聚合物改性剂，聚合物吸收大量沥青轻质组分，在沥青中形成连续相，从而使胶结料具有了优异的性能，在对浦东建设和上海环线使用三年的高黏沥青胶浆显微观察显示其连续结构依然十分稳定，沥青性能保持良好。 高黏沥青的概念起源于日本，并且随着高黏沥青的出现，多空隙沥青路面才真正在亚洲地区得到了实际推广和应用。如今成品高黏沥青已经能够很好地实现对沥青胶结料质量的控制，而国内相关科研单位和高等院校如上海浦东建设、交通部公路科学研究院、深圳海川、广州路翔、湖北国创、武汉理工等也已经实现了新型成品高黏沥青的开发和初步应用，下表4国内外主要的高粘沥青产品。 评价高黏沥青的主要指标是60℃黏度。日本标准要求其大于20，000 Pa∙s，而国内尚无相应的规范要求，一般采用日本规范参照执行。对于60℃黏度除了采用真空减压毛细管外，一般采用布氏黏度计或动态剪切流变仪等方法。由于高黏沥青更易剪切变稀，故对其施工和易性135℃的黏度要求可由普通沥青的3 Pa∙s提高到5 Pa∙s，其它日本高黏沥青指标要求见下表5。 Table 4 Main high viscosity asphalt products at home and abroa 产品名称 研发单位 应用特点 PA-T型添加(HVA) 交通部公路科学研究院 “SBS + 8% HVA”复合改性、干法施工 RST沥青改性剂 上海浦东建设 掺加量：沥青质量的12%~16%，干法 SINOTPS 深圳海川 掺加量：沥青质量的12%~16%，干法 高黏度改性沥青 湖北国创 是以SBS改性沥青为主体，添加多种高聚物增粘剂，湿法 高黏度改性沥青 广州路翔 成品高黏度改性沥青，湿法 TPS 日本大有建设 掺加量：沥青质量的12%~16%，干法 表4. 国内外主要的高黏沥青产品 Table 5 Japanese high viscosity asphalt standar 检测项目 单位 规范要求 软化点 ℃ >80 针入度(25℃) 0.1mm >40 延度(15℃) cm >50 135℃粘度 Pa·s <3.0 粘韧性 N·m >20 韧性 N·m >15 薄膜加热质量变化率 % ≤0.6 薄膜加热针入度残留率 % ≥65 60℃粘度 Pa·s >20，000 表5. 日本高黏沥青标准 由于多空隙沥青路面对所用的高黏沥青具有如此严格的要求，故改性合格的高黏沥青的价格十分昂贵，进而严重地阻碍了多空隙沥青路面实体工程的推广应用。