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1、公路改性沥青路面施工技术规范 JTJ 03698条文说明目 录制订说明1 总则2 术语、符号3 基层4 材料5 改性沥青6 改性沥青混合料7 改性沥青路面施工8 施工质区管理制 订 说 明 一、编制过程 交通部以交公路19941265号文下达公路改性沥青路面施工技术规范的编制任务后，由交通部重庆公路科学研究所拟订出“编写大纲（草案）”，并于1996年3月在重庆市召开了第一次工作会议，会议对“编写大纲（草案）”进行了讨论、修改，形成了正式的“编写大纲”，同时成立了编写组，落实了分工及编制计划。此后，编写组成员按照分工转入正式编写工作。随后，交通部重庆公路科学研究所对各参编单位的初稿进行了汇总、统
2、稿，经编写组成员反复磋商，提出了规范讨论稿，于1997年8月分别寄送各参编单位和部分专家审阅。1997年IO月在四川省成都市召开了编写组及有关专家参加的公路改性沥青路面施工技术规范（讨论稿）讨论会，会议对讨论稿的内容逐章逐条进行了认真讨论，提出了修改意见与建议；编写组在此基础上进行多次修改后，完成了规范送审稿。1998年5月在重庆市，由交通部公路管理司主持召开了公路改性沥青路面施工技术规范(送审稿)审查会，与会专家对送审稿逐章逐节进行了认真的审查和评议，编写组根据专家的修改意见与建议，再次进行修改、完善，最终形成了公路改性沥青路面施工技术规范报批稿，报交通部审批。 二、主要制订原则 1规范制订
3、应尽可能系统、完整； 2规范制订应具有先进性、实用性、可操作性； 3应与其它有关规范、标准协调，并与国际上同类标准、规范接轨。 三、指导思想多年来，随着我国经济的发展、交通量的增加，对道路使用质量的要求越来越高，我国许多科研、设计单位，大专院校、工程及养护部门的道路工作者为改善国产沥青特性，提高道路的使用性能进行了不懈的努力，取得了大量的科研成果，促进了改性沥青研究与应用技术的进步。为适应当前改性沥青混合料路面施工的需要，本规范在大量可用于改善沥青特性的改性剂中选取了几种在国内外公认比较成熟、应用比较广泛的聚合物改性剂。 根据已有的资料，美国、日本及一些欧洲国家已制订或准备制订有关改性沥青的标
4、准、规范，但有关改性沥青路面施工方面的规定、手册、指南、规范等却很少，而且不够系统。比较完整的是日本沥青协会编制的“改性沥青混合料设计施工手册”，但这个手册的编制方法与内容都不符合我国的习惯。其它一些国家也只有一些零星的规定。从发展趋势看，随着改性沥青的大规模应用，改性沥青路面将成为常规施工的沥青路面，因此，制订系统、完整、符合施工要求的改性沥青路面施工技术规范就只是一个时间问题。本规范参考、引用了国外有关技术标准的部分内容。 国内有关单位和部门在研制和使用改性沥青的过程中，针对不同的改性沥青和具体的工程实践，制订了一些相应的技术标准、施工指南、手册、规范等文件，这些文件在指导相应品种改性沥青
5、的施工中发挥了不小的作用，本规范采纳了这些文件的有关内容。 根据改性沥青的特殊性和我国工程部门目前在公路施工方面的技术水平，对于改性沥青技术要求中所要求进行的试验，本规范仅在普通道路石油沥青常规试验方法的基础上，增加了离析、弹性恢复、粘韧性等试验。对于改性沥青混合料技术要求中所要求进行的试验，也只增加了冻融循环努裂试验。这些试验方法已列入修订的公路工程沥青及沥青混合料试验规程中。 规范中还大量采用了近年来，特别是“八五”期间的科研成果，如沥青混合料的高温车辙试验动稳定度、低温弯曲试验破坏应变、冻融循环劈裂试验强度比、气候分区等。1 总 则101 本条规定了制定本规范的目的。102 本条规定了本
6、规范的适用范围。使用改性沥青时不仅应考虑道路对于抗疲劳、抗车撤、抗低温开裂、抗老化、抗磨耗、抗滑、排水等方面的特殊要求，而且还要考虑采用改性沥青的经济性，进行技术经济比较和性能价格比分析。105 沥青改性剂或改性沥青成品的种类很多，应用范围也很广泛，本规范所涉及的改性剂、改性沥青仅是其中应用较多，具有一定经验的部分。由于不同的改性沥青通常有不同的具体施工方法及要求，因此，凡使用本规范未作规定的改性剂或改性沥青时，应根据实际应用情况及时总结经验，制订相应的施工规范、指南或手册，也可在本规范的基础上制订补充规定。2 术语、符号2.1 术 语2. 1. 1 本条关于沥青的概念和定义是广义的。国际上关
7、于“沥青”的术语，美国主要称“asphalt”，而欧洲叫bitumen”，在欧洲“asphalt”是指沥青混合料。目前，在各种文章和著作中，两者已有混用的趋势，主要与使用者的习惯有关。 英国标准BS 3690 对沥青的定义是：“一种粘稠液体或固体，主要含有可溶于氯乙烯的烃及其衍生物。大体上是不挥发的，在遇热时逐渐软化。呈黑色或褐色，具防水和粘附性能。可以在提炼石油过程中取得，也可以是天然沉积物或天然存在的沥青与矿物质结合在一起的组成部分”。 本条关于沥青的定义主要参考了美国试验与材料协会的ASTM DS75的规定。212 对于尚未掺加改性剂的沥青有多种称呼，如原样沥青、原始沥青、基本沥青、基质
8、沥青等，但国内、外都有把老化前的沥青称为原样沥青或原始沥青的。为了避免混淆，也为了区别于其它未改性的沥青，并与相应改性后的沥青对应，本规范把掺加改性剂前的沥青称为基质沥青。2. 1. 3 本条主要参考了美国 AASHTO Provisional Standard“Standard Practice for the Laboratory Evaluation of ModifiedAsphalt Systems” PPS-93 Edition 1A 中关于改性剂的定义。214 为了避免改性剂剂量概念上的混淆，本规范特规定改性剂剂量以内掺法计量为准。例如剂量5是指改性剂5，基质沥青95，两者之和为
9、100，而不是指改性剂是基质沥青的5。215 本条主要参考了第十九届世界道路会议报告汇编中关于改性沥青的定义。2. 1. 9 SMA 源于德国，是德文Splittmastixasphalt的缩写，传入英语系国家后，称为 Stone Matrix Asphalt或 Stone Mastic Asphalt，都称为沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料，这是一种间断级配的混合料，主要用于抗车辙。近年来的研究表明，这种混合料除了具有较强的抗变形能力外，还具有其它一些优良的路用性能，因此得以在许多国家广泛应用，在我国的应用也有几年的历史了。 SMA中的稳定剂可采用木质素纤维、矿物纤维或聚脂纤维等。早期曾使用过
10、的石棉纤维因为健康与环保方面的原因，现已较少使用。2110 Open Graded Friction Courses（OGFC）就字面上来理解，可称为“开级配抗滑表层”，而在美国，采用这种结构的目的最初也确是为抗滑。由于这种结构除了抗滑外，还有一些其它的作用，故本规范称为“开级配沥青表层”。这是一种空隙含量较高的沥青混合料，要求使用优质耐磨光集料，其主要功能是为沥青路面提供一个具有优良抗滑能力的面层，同时还具有降低噪声、减少水漂、溅水和夜间眩光的作用。在美国，开级配抗滑表层混合料的空隙率约为1215，抗滑表层厚度为20mm25mm。欧洲的开级配抗滑表层也称为大空隙性沥青混合料（porous a
11、sphalt），空隙率在1520以上，厚度一般为40mm50mm。现在已逐渐与OGFC混用了。 由于开级配沥青表层空隙含量高，存在着易老化、松散、剥落和渗水等缺点，是一种很不稳定的混合料，因此常使用添加剂以提高其抗剥落能力，延缓老化，改善温度敏感性。但即使如此，采用这种结构时仍需十分慎重。2. 1. 12 热塑性橡胶的整个高分子链的一部分或全部由具有橡胶弹性的链段所组成，大分子链之间由某种“约束成分”形成网状结构，起着分子间化学或物理的交联作用和补强效应，而在高温下，这些“约束成分”在热的作用下失去作用，聚合物经熔化或熔融呈现塑性。因此，热塑性橡胶具有化学或物理交联性质的可逆性，主要有聚氨脂类
12、、聚脂类、改性聚烯烃类等。热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SBS），是公路改性沥青路面使用的最典型的热塑性橡胶，其硬段为S，即塑料段；软段为B，即橡胶段。热塑性橡胶具有与普通硫化胶类似的物理性质，硬段能形成轻度的化学和物理交联，不需硫化。2. 1. 13 热塑性树脂在整个加工过程中不伴有化学反应，故能反复使用。聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素等均属于热塑性树脂类。而热固性树脂经化学变化后交联成不溶不熔的三维网状结构，这个过程是不可逆的，以酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂等为代表。虽然热固性树脂也是一种高分子聚合物，但由于其使用方法特殊，价格较高，而且目前使用也不广泛，故本规范
13、未将其纳入。3 基 层302 经过多年的研究与实践，半刚性基层的设计方法与施工工艺均已成熟，这种基层具有板体性好、整体强度高、变形小、成本较低的优点，特别适合于作为改性沥青路面的基层。水泥或石灰稳定土由于收缩变形大，易开裂，稳定性较差，只宜用做底基层或低等级道路的路面基层。碾压式水泥混凝土与沥青面层的组合是一种很好的复合式路面结构形式，但通常成本价格较高，适用于特别重要或有特殊要求的公路，采用时应认真进行投资分析。304305 为延长旧路面的使用寿命或改善旧路面的使用性能，用改性沥青混合料进行罩面处理是一种合适的方法。对旧路面除了应进行常规补强、整平处理外，最重要的是还应对裂缝进行处理，特别是
14、水泥混凝土的接缝，以减少反射裂缝。通常可采用土工织物、应力吸收膜等措施来解决。4 材 料41 一 般 规 定411 根据目前商品经济的特点，采用订货合同的形式采购材料是最重要的经济活动之一。合同中应注明重要条款，符合正视合同要求，并经公证部门公证。412 材料到场后应尽快进行试验检测，如不符合订货合同规定的要求，可请有关质检部门检测、仲裁，以明确责任，索取赔偿。进口材料应经商检符合要求后才能使用。42 基 质 沥 青421 本条主要是为限制使用除道路石油沥青以外的其它沥青。422 符合“重交通道路石油沥青技术要求”的道路沥青，通常可以直接用于铺筑高等级公路沥青路面。而在重交通道路石油沥青中添加
15、改性剂则主要用于延长路面使用寿命、改善或提高高等级公路沥青路面的特殊路用性能，例如抗车辙、抗疲劳、抗滑、抗低温开裂等，特别适合于要求较高的特重交通道路路面或特殊应用领域，如机场道面、桥面铺装、停车场、运动场等。我国所生产的大部分道路石油沥青，因受原油油源的影响，相对来说性能较差。为了改善和提高这些普通道路石油沥青的性能，我国公路科技人员进行了长期的、坚持不懈的努力，采用各种改性剂进行改性，也取得了一些科研成果，但这些用普通道路石油沥青改性后的结合料真正能大规模应用于实际工程的还不多，经验与数据尚少，而目前改性沥青主要考虑用于满足特殊要求。因此，对高速公路、一级公路或特殊重要工程，本规范规定所采
16、用的基质沥青应符合“重交通道路石油沥青技术要求”。其是橡胶类和热塑性橡胶类改性沥青与酸性石料的粘附性都很好，但树脂类改性沥青对某些酸性石料的粘附性的改善并不明显。因此，本规范规定，在酸性石料用作为改性沥青路面时，亦应进行粘附性检验。432 对于细集料，如在有条件时增加对细集料棱角、坚固性、安定性、杂质、粘土含量、细长与扁平颗粒含量等的测定，制订相应的技术要求，这将更能确保细集料的质量。433 使用水泥、消石灰粉代替矿粉作填料，通常是为了提高混合料的水稳定性。如需要增加水泥或石灰粉的用量时，应该通过试验研究，确认水泥或石灰粉的适应性及用量限制。 考虑到在沥青混合料实际生产过程中将排出大量的粉尘，
17、充分利用这些粉尘不仅有利于保护环境，而且有利于降低生产成本，但回收粉尘的质量往往难于达到规定要求。为此，本规范对采用回收粉尘作为填料做了较严格的规定，要求必须有充分的试验依据方可使用。4. 4 改 性 剂441 改性剂选择 就目前已知的改性剂来看，除SBS具有较好的高、低温特性外，很难期望改性剂能同时改善沥青混合料的所有性能，即使把具有不同改性性能的数种改性剂同时掺入基质沥青中，也难于获得全面的改性效果。因此使用者在选择改性剂时，应针对需要解决的主要问题来决定，同时还应参考已有的使用该改性剂铺筑的路面的路用性能和实验室的试验结果。 一般来说，为了能正确选择改性剂，首先必须确定改性目的与要求，考
18、虑经济效益、社会效益和性能价格比，尽量采用相对简单、方便、实用的施工设备和生产方法。 一般认为，热塑性树脂类改性沥青具有较好的高温稳定性，适用于南方气候炎热地区；橡胶类改性沥青具有较好的低温抗裂性，适用于北方气候寒冷地区；热塑性橡胶类改性沥青则兼具树脂类和橡胶类改性沥青的特点，适用的范围更广一些。然而，对于一个实际工程来说，选择什么改性剂并无明显、严格的界限，研究与实际应用表明，橡胶类改性沥青也具有较好的高温稳定性，而树脂与热塑性橡胶复合改性沥青则同样表现出良好的抗低温开裂能力。本规范提出的仅是选择改性剂的一般原则，实际应用时应综合各方面的情况确定。 此外，同一种改性剂，可能有若干种品牌，不同
19、的品牌有不同的特性及适用范围，选用时应了解各种品牌的性能并提出明确的要求。 本规范所指相容性是指两种或多种物质混合时的相互亲和性，即分子级的可混性，相容性好能够形成均质混合体系。溶度参数是定量反映物质极性的数据，根据一般的规律，极性越接近，即两物质间的溶度参数差越小则越容易互溶。也就是说，聚合物溶度参数与沥青的溶度参数越接近，则相容性越好。 聚合物的融溶行为与低分子的溶解有许多不同之处，除了化学组成外，聚合物的结构形态、链的长短、链的柔性和结晶性等均对融溶性有显著影响。 从热力学的观点来看，相容性是指两种物质以任意比例相混都能形成均相体系的能力。然而，能完全满足热力学混溶条件形成均相体系的物质
20、极少，而热力学不相容则是通常的情况。一般情况下的混合体系均为微观或亚微观结构上的多相体系，这种物质间的不完全混溶，如果这些共混物不同组分特性能够互相补充，就会使得材料的性能得以改善。 可见，一种改性剂并不一定对所有的沥青都合适，反过来也是一样，一种沥青也并不一定适用于所有的改性剂，关键在于两者之间的相容性。改性沥青的性能取决于改性剂与沥青的混溶状态及体系的稳定性。 改性剂与沥青的相容性无疑是十分重要的，但也有文献认为，改性剂与沥青完全相容也不好，也就是说存在一个“程度”的问题。到底相容性达到什么程度最好，目前并无明确的结论，这也是需要进一步研究的问题。4. 4. 2 美国AASHTO运输材料和
21、取样与试验方法标准规范中的R1589对添加剂或改性剂供应商的责任和义务作了较多、较全面的规定，这些规定包括提供材料的名称、商标名、化学特性、生产者、检验单位、物理特性、安全方面的资料；改善沥青或沥青混合料的何种性能、怎样验证；使用说明（剂量、掺配方法和使用上的限制）；改性剂的定性与定量分析（纯净材料、在沥青中或在沥青混合料中）；应使用何种沥青、集料和混合料设计方法；市场销售情况等。根据我国目前的实际情况，本规范作了部分规定。4. 4. 3 根据目前国内外的试验研究、产品开发、实际施工使用情况来看，沥青改性剂品种很多，但由于价格、性能、货源、生产工艺等各种原因，真正能实现工业化生产，大规模用于铺
22、筑路面的改性剂并不多，其中主要是高分子聚合物，而国外有关改性沥青的标准、规范或手册、指南等也主要涉及高分子聚合物改性的沥青，因此，本规范也主要考虑这类改性剂。高分子聚合物改性剂的分类方法有多种，本规范采取了通用的分类方法。 热塑性橡胶类除了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)外，还有苯乙烯-异成二烯-苯乙烯共聚物（SIS）、苯乙烯-乙烯-丁二烯苯-乙烯共聚物（SEBS）、聚脂弹性体、聚脲烷弹性体、聚乙烯丁基橡胶浆聚合物、聚烯烃弹性体等品种。SBS 改性沥青具有良好的热稳定性和低温抗裂性，可增加沥青与石料的粘附性，尤其是具有良好的弹性（即变形的自愈性）。据欧美各国的统计，SBS是目前世界上应用
23、最为广泛的改性剂，本规范主要推荐采用SBS；由于其它热塑性橡胶类改性剂的试验研究资料、数据都不多，使用前要进行试验研究。橡胶类除了丁苯橡胶（SBR）、聚氯丁二烯（CR）、天然橡胶（NR）外，还有再生橡胶、废旧橡胶轮胎粉、丙烯睛丁二烯共聚物（ABR）、异丁烯异戊二烯共聚物（IIR）、聚丁二烯（BR）、聚异戊二 烯（IR）、乙烯丙烯共聚物（EPDM）、苯乙烯异戊二烯共聚物（SIR）、硅橡胶（SR）、氟橡胶（FR）、环聚乙醇共聚物、聚丙烯酸脂等品种。 橡胶类改性剂中丁苯橡胶（SBR）应用较为广泛，丁苯橡胶掺入沥青，可在沥青中形成一种共轭结构，而使沥青具有新的力学性能。 由于橡胶改性沥青的粘度较高，除
24、适用于铺筑常规沥青路面面层外，还可用于铺筑沥青薄层罩面、排水性路面下面的防水层、应力吸收薄膜等。 氯丁橡胶（CR）具有级性，常掺入焦油沥青中配制成氯丁焦油沥青。 热塑性树脂类除了乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）、无规聚丙烯（APP）外，还有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚酸胺、乙烯乙基丙烯酸共聚物（EEA）、聚丙烯（PP）、丙烯睛丁二烯苯乙烯共聚物（NBR）、聚氯乙烯叉、聚乙烯叉氯、丙烯树脂、聚醋酸乙烯、聚乙烯酸、饱和聚酸、聚丁二烯、石油树脂、氟树脂、天然树脂等品种。 对于热塑性树脂类改性剂，国内外对EVA和PE的试验研究较多，其应用技术也比较成熟，是热塑性树脂类改性剂中应
25、用较多的品种。1995年，美国ASTM在制订热塑性树脂改性剂的技术标准时，以EVA为代表品种，表明EVA更具代表性。在我国，目前EVA和PE的使用都比较多，本规范同时保留。 EVA由于其醋酸乙烯含量和熔融指数MI的不同而有好几种品牌，不同品牌的EVA用于沥青改性其性能有较大差别，而且其工艺性也明显不同，因此可以通过适当选择EVA品牌配制所需要的改性沥青。 无规聚丙烯（APP）价格低廉，用于改性沥青可显著提高沥青的软化点，但对石料的粘结性较差。 聚苯乙烯（PS）改性沥青是将聚苯乙烯泡沫加入沥青中配制而成，由于聚苯乙烯能影响石蜡晶型，增加沥青中的芳香分，故能明显改善沥青的延伸性和粘附性，并同时会降
26、低沥青的软化点。 废旧橡胶轮胎粉按其分子结构应归入橡胶类。过去，由于用废胶粉作改性剂生产工艺简单，使用方便，同时具有环保意义而在国内、外得到较多的应用。日本的研究认为，掺加橡胶粉改性的沥青路面，成功与不成功的大约各占一半。不成功的原因主要是路面碾压时有弹性，致使压实度不足，空隙率过大，由此带来的缺点超过了改性带来的优点。美国明尼苏达州运输部的一个研究报告认为，掺废胶粉的改性沥青价格为常规沥青的两倍，施工困难，效果不明显，因此建议不使用。在我国，由于多种原因，近年来废胶粉已较少使用，本规范也未纳入废胶粉的内容。除了高分子聚合物改性剂，其它添加剂还包括： 抗氧剂类：有机酸皂、胶型或酚型抗氧剂，用以
27、提高沥青耐老化性能。 抗剥落剂类：阴、阳离子型或非离子型表面活性剂，如含羧酸基、磺酸基、硫酸脂、酰胺、醚基、脂基等功能团，加入到沥青中可影响沥青分散结构，提高石料对沥青的粘附性，改善沥青的抗氧化能力。 矿物类填料：碳黑、硫黄、石棉和岩棉等。另外，现在把天然沥青作为改性剂的也越来越多。446 由于单一品种改性剂对沥青性质改善的局限性，近年来对采用多种改性剂复合改性的研究越来越多，其目的主要是想同时兼顾高低温或其它性能的改善。447 改性沥青中改性剂剂量的多少不仅直接关系到路面工程的成本，而且研究表明，改性沥青的性能并非是添加的改性剂越多越好，有个经济剂量、最佳剂量和适宜剂量的问题，需要综合考虑各
28、方面的要求来确定。 表2是国内几项重要工程所采用的各类改性剂剂量的情况： 我国在80年代已开始研究SBS改性沥青并修筑了试验路，以后由于各方面的原因，一直未能大规模推广，近年来才有了较大规模的应用，而且有成为主流改性剂的趋势，SBS的剂量大多在45左右；SBR改性沥青的研究历史更早一些，早期建议的2的剂量只是一个经济剂量，研究与实践证明，SBR的剂量以45 改性沥青成品4. 5. 1 452 近年来，国外一些石油公司已开始在我国销售成品改性沥青。随着改性沥青技术的逐渐成熟，使用范围的扩大和使用数量的增加，国内石化部门也正在加入这个行列，开始生产改性沥青成品，因此，有必要对改性沥青成品制订相应的
29、规定。46 贮 存461 根据施工单位的经验，对于需要贮存较长时间的沥青采用大型贮罐保温贮存较为有利，但在采用这种方法时应进行能耗、成本、时间等方面的计算并与其它贮存方法进行比较，择优选用。 如果在贮存过程中能尽量减少沥青与空气的接触，可以避免或减轻沥青发生老化、硬化的程度。对于大型贮罐来说，沥青氧化和失去挥发部分都与贮罐中沥青暴露的面积与体积的比率有关；这个比值越小，说明同体积的沥青暴露的面积越小。对于圆筒形容器来说，高径比大的立式贮罐比卧式贮罐对保护沥青有利。462 采用铺面场地堆放集料是保证集料不受或少受污染的重要措施，目前多数施工单位已能做到，故本条予以强调。466468 本规范所规定
30、的高分子聚合物都是化学制品，贮存时必须严格按照生产者、供应商的要求或有关规定存放，不得有半点马虎。5 改 性 沥 青51 一 般 规 定511 本条规定了选定改性沥青的程序，首先明确要求的改性沥青技术要求，然后想办法使选定的改性沥青符合这个要求。我们也可在已有基质沥青的基础上，根据经验确定适宜的改性剂类型及其剂量，在进行各项试验后对改性沥青定级，如果改性沥青的等级、性能已符合设计要求，则接受选择。如果不满足使用要求时，可在原选择的基础上进行调整。反复这个过程，直到符合设计要求为止。也可重新选择基质沥青、改性剂类型及其剂量，并对相应的改性沥青定级，再重复上述过程。5. 1. 3 研究与使用经验表
31、明，改性沥青随配随用较能保证质量，若需要贮存时则应进行不间断的搅拌或泵送循环。由于改性沥青的粘度较高，因此应保持一定的温度，以免搅拌或泵送发生困难；但保温温度又不能过高，否则会影响改性沥青的质量。52 改性沥青技术要求521 改性沥青用于道路工程已有几十年的历史了，现在有数百种聚合物可以用来改变沥青的性质。本规范所纳入的仅仅是少数几个类型的聚合物改性沥青，其中有一些已经在我国工程实践中应用，并表现出良好的路用性能，有一些在实验室的试验中已经证明是有效的。本规范所提出的改性沥青技术指标已为大家所接受，规范所述的各项性质已被用户所确认，因此，制定改性沥青的技术要求也就非常必要了。 由于改性沥青的特
32、性与普通沥青有较大差异，采用普通沥青的技术指标与标准很难反映改性沥青的性能特点，为此，许多国家开始寻找新的技术指标及其相应的试验方法。目前已有美国、德国、日本、奥地利等国相继制订了聚合物改性沥青的规范、指南或供货技术条件，以及相应的试验方法等，欧共体国家也正在制订改性结合料规范。特别是美国，几乎每个州对聚合物改性沥青都有自己的技术要求，数十个厂家还给出了相应沥青改性剂的技术指标。 1991年，美国各州公路与运输官员协会（AASHTO）、美国承包商协会（AGC）和美国道路与运输建设者协会（ARTBA）联合推出了共同感兴趣的“聚合物改性沥青规范”，实际上，这只是一个指南性的规范，如表3所示。 19
33、95年AASHTO、AGC和 ARTBA又联合提出了改性沥青的建议标准，与1991年的规范相比，该标准修改了SBS的60粘度；SBR的60粘度、4延度和粘韧性指标；PE与EVA则增加了60粘度指标，去掉了E级的软化点指标，如表4所示。 从1995年开始，美国试验与材料学会（ASTM）正式陆续将适用于路面施工的常用的四种类型的聚合物改性沥青分别纳入了标准规范。 D597696是“用于路面施工的型聚合物改性沥青的技术要求”，该规范所定义的典型的型聚合物主要包括苯乙烯-丁二烯（SB）或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物，如表5所示。 型聚合物改性沥青性能要求与AASHTOAGCARTBA19
34、95年版的规范相比，又修改了60粘度指标，而且除- A 级外，其它各等级的60粘度又恢复到1991年规范的数值。此外，D级的135粘度指标和RTFOT残留物4针入度指标也有变化，同时去掉了原样沥青4针入度和软化点指标。 D584O95是“用于路面施工的型聚合物改性沥青的技术要求”，该规范所指明的典型的型聚合物主要包括苯乙烯一丁二烯橡胶乳液（SBR）或氯丁胶乳，如表 6所示。 型聚合物改性沥青除了由分三级改为分四级，去掉了溶解度指标外，经比较还可以发现，整个指标数值变化也比较大。D584195是“用于路面施工的型聚合物改性沥青的技术硬，高温性能越好，相反低温性能降低。 SBS改性沥青的最大特点是
35、高温、低温性能都好，且有良好的弹性恢复性能，所以采用软化点、5低温延度、回弹率作为主要指标；离析是一个量化的控制指标。SBS改性沥青适用于各种气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的高、低温情况及主要目的选择相适宜的标号。SBR改性沥青的最大特点是低温性能得到改善，所以以5 低温延度作为主要指标。另外粘韧性试验对评价SBR改性沥青特别有价值，也列人标准中。SBR改性沥青主要适用于寒冷气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的低温情况及主要目的选择相适宜的标号。 EVA及PE改性沥青，其最大特点是高温性能明显改善，故以软化点作为主要指标；离析是个量化的控制指标。由于PE不溶于三氯乙烯，对此
36、类改性沥青，溶解度也不要求。EVA及PE改性沥青，主要适用于炎热气候条件下使用，使用者应该根据工程所在地区的高温情况及主要目的选择相适宜的标号。4 关于改性沥青的路用性能参考各国的改性沥青技术指标、标准及相应的试验方法，根据我国有关改性沥青的研究成果，考虑到我国大多数公路部门目前的技术水平及今后的发展，本规范主要考虑了结合料有限的几种性质，包括感温性、低温开裂、疲劳开裂、永久变形、老化、均匀性、纯度、安全、工作度（施工性）等，并用不同的指标来反映这些路用性能。 (1）感温性 对聚合物改性沥青的感温性采用三个不同温度的针人度求取针人度指数来表示。国外的研究表明，低温针入度与疲劳开裂也有关。因此，
37、感温性的要求也可帮助限制疲劳裂缝。 （2）低温开裂及疲劳开裂 对聚合物改性沥青的低温开裂性能，SBS和SBR用低温延度来表示。对EVA改性沥青来说，低温延度往往不能得出满意的结果，延度指标是不适用的。SBR改性沥青对提高低温延度最有效，但经老化后延度降低较多，所以本规范不仅规定了原样改性沥青的延度，还规定了RTFOT后残留物的延度。 此外，聚合物改性沥青的抗低温开裂性能还可以用不同温度的针入度求出的当量脆点来表示。 测力延度及其试验方法是另一个有价值的技术指标与试验方法，但考虑到我国目前的实际情况和技术发展水平，本规范未作规定。若建设单位或使用者有要求或认为必要时，可参照美国AASHTOT 3
38、O0“Force Ductility Test of Bituminous Materials”方法进行测定。 （3）永久变形 仅从结合料这个角度来考虑，若要提高路面的抗永久变形能力，则要求在高温条件下得到高的结合料劲庭模量，或者增加其弹性。这个性质对SBS和EVA是用环球法软化点来规定，对SBS还要求进行弹性恢复试验；对SBR的高温性能是通过粘韧性规定的。国内外的经验证明，对大多数聚合物改性沥青来说，这些方法是适宜的。 公路工程沥青及沥青混合料试验规程中的“沥青粘韧性试验”方法，建议采用XY记录仪来记录荷重变形曲线，然后用求积仪、数记录纸方格或质量比例法来测量记录曲线所包围的面积。目前，计算
39、机的应用已很普及，采用计算机来记录荷重变形曲线并不困难，用数值积分法来处理数据也可以获得比上述方法更高的精度及更快的速度。 （4）老化 所有材料都要求在人工老化条件后仍保留有较小的稠度指标的变化率，本规范规定采用旋转薄膜加热试验（RTFOT）制备老化沥青结合料。这是因为采用现场生产、现场使用的改性沥青，在制作后必须一直保持搅拌状态，直至使用，一旦停止搅拌，改性沥青就不可避免地会产生离析，所以在标准中要求对工厂生产的产品要进行离析试验。与RTFOT相比，在薄膜加热试验（TFOT）中, 盛样皿虽然随转盘转动，但盛样皿中的结合料基本上仍是静置的，不能保持搅拌状态，试样容易离析而使表面“结皮”，这将妨
40、碍老化的进行。如果采用RTFOT，使其在试验过程中，始终保持旋转和搅拌的状态，将比较接近老化的实际情况。虽然RTFOT也并不是理想的沥青结合料的仿真的老化方法，它不能反映沥青路面使用期的老化问题，但是象压力老化容器（PAV）这样的试验方法，在我国显然还不可能普遍采用。 （5）均匀性 聚合物改性沥青通常是由聚合物和沥青结合料液相组成的多相混合系统。对许多这样的多相系统来说，基质沥青与产生改性效果的聚合物之间总有一定程度的非兼容性。如果不相容性过于严重，以致影响贮存和操作使用，那就会使改性失败。因此，对不是在现场制作后马上使用的聚合物改性沥青，都要求进行离析试验，以限制离析，或者规定薄膜加热试验后
41、的延度。然而对一种材料适用，的离析试验对另一些材料可能就不合适，例如，对于SBS改性沥青建议采用专用的离析试验方法，通过测定上、下层软化点之差来定量反映改性沥青的离析程度。瑞典的一项研究结果表明，当SBS改性沥青中SBS含量达到6，在进行离析试验时，由于试样表面变硬，上、下层软化点之差竟高达3O以上，这个试验结果是难于真实反映SBS改性沥青的离析程度的，故要求SBS改性沥青必须进行不间断的搅拌或泵送循环，而不是采取进行离析试验的方法来控制质量。对于EVA改性沥青的离析情况则是采用定性分析方法，通过观察结皮、析出颗粒附在壁上的程度来描述改性沥青的离析情况。SBR改性沥青不适用这些方法，并不意味着
42、SBR改性沥青没有不相容性的问题，只是现在尚没有建立评价这种材料的不相容性的测定方法。 （6）安全 聚合物改性沥青的安全要求是由克利夫兰杯闪点最低要求规定的，要求现场所使用的结合料闪点温度不低于规定的低限值。 （7）纯度 SBS与SBR改性沥青规定了原样聚合物改性沥青的最低溶解度要求。执行此项标准必须保证结合料不被矿质材料或矿粉污染。此要求不适用于PE改性沥青或掺有PE的复合型聚合物改性沥青，因为目前道路工程上常规使用的三氯乙烯溶剂不能溶解PE等改性剂。 （8）施工性能 用改性沥青铺筑沥青混凝土路面，除了施工温度外尚未发现在建设过程的每一个步骤有任何特殊的要求。然而因为许多改性沥青在高温时有较
43、高的粘度，故在国外的改性沥青标准中，通常都对改性沥青设置高温粘度的界限，这个极限是根据材料的泵送性规定的。例如在美国AASHTO的标准中，为使目前常规使用的沥青泵能有效地操作，要求135粘度最高不超过2000cs。美国SHRP开发了沥青胶结料性能等级规范，AASHTO在纳入暂行标准MP1-93“Specification for Performance Graded Asphalt Binder”中时规定，采用ASTM D 4402方法，在135试验温度下用 Brookfield 旋转粘度计测定的粘度不超过3Pa.s。该项的注释又规定：“如果沥青供应商能保证沥青在符合安全条件的温度下能容易泵送
44、和拌和，主管部门可以不要求这个指标”。本规范采用了这一规定。目前在我国，采用 Brookfield 旋转粘度计测定结合料的135粘度，虽然已具备了一定的条件，但由于粘度测定仪器主要还依赖于进口，粘度试验本身也较难掌握，而国内开展这方面的研究还比较少，因此在表注中也补充规定了可以不测定135粘度的条件。 改性沥青的60粘度是一个非常重要的指标，它特别能说明改性沥青在高温稳定性方面的改善效果。但是，随改性剂剂量的增加，粘度增高很大，测定方法上有困难。尽管SHRP研究主张采用工程上常用的Brookfield型旋转粘度计测定，但作为标准试验方法，ASTM仍然规定采用毛细管粘度计，由于粘度大，毛细管的型
45、号要求不同，要粗得多（常用400号）。再加上我国尚缺乏这方面的测定数据，标准要求的值的提出有一定困难，所以在本规范的改性沥青技术要求中，暂时不作为一个要求指标列入，仅在注中说明。 5 关于改性沥青技术要求的使用问题 对于一个具体工程，一般可参照如下步骤确定改性沥青的使用： （1）根据当地的气候条件和交通条件，选择适当的基质沥青。主要希望提高高温性能的路段，基质沥青的标号宜为当地同类公路使用的沥青标号。主要希望提高低温性能的路段，基质沥青的标号宜为针入度大一个等级（软一些）的沥青。 （2）根据改性目的和经济条件，在改性剂的合理使用范围内，选择一个初试剂量。各类改性沥青的合理剂量，除特殊情况外，宜
46、在下列范围内选择： 对SBS改性沥青，SBS的剂量宜为36，通常采用34，要求高时采用56； 对SBR改性沥青，SBR的剂量宜为35，通常采用34，要求高时采用5； 对EVA或PE改性沥青，EVA或PE的剂量宜为46，通常采用45，要求高时采用6。 (3)按照改性沥青的加工工艺，采用适宜的方法制作改性沥青样品，分别测定改性沥青的15、25、3O针人度，计算针人度指数PI，再根据改性沥青25针人度确定属于哪一个等级。例如针入度88的基质沥青采用4的SBS改性后，针入度为66，则属于IC级。 （4）按照各类改性沥青的关键性技术指标，试验各项性质，对照表5.2.1的指标，评定其是否合格。例如上例的SBS改性沥青，试验软化点、低温延度、回弹率进行评定。 （5）如果达不到要求的指标，或指标过高，可以适当调整改性剂剂量，以符合标准的要求。也可以一开始就试验几个不同剂量的改性沥青，从中选择一个适宜的剂量。 （6）试验技术要求规定的其他指标，检验是否合乎全部技术要求。需要注意的是，对某一项指标，例如软化点、延度，对同一类改性剂来说，指标的高低有很大价值，可通过改性前后指标的变化评价改性效果。但对不同类型的改性剂，互相之间进行比较时，可比性要小一些，不能完全根据该指标的高低就判断改性效果的好坏，还要根据改性沥青混合料的
