SBS 改性乳化沥青生产及应用技术
王维柱
摘要： 对SBS 改性乳化沥青的现状及前景、乳化沥青的分类、SBS 改性乳化沥青生产要点作了简单
的评述，对不同乳化沥青进行比较，从而指出SBS 改性乳化沥青的优势。介绍了SBS 改性乳化沥青的几种应用技术，特别是碎石封层技术。
关键词：SBS 改性乳化沥青 同步碎石封层 超薄磨耗层 冷再生
近几年，随着乳化沥青智能洒布车、稀浆封层摊铺车、微表处摊铺车、同步碎石封层车、超薄磨耗层摊铺设备及就地冷再生联合装置的日臻完善和普遍使用，大大推动了乳化沥青的发展，而且对乳化沥青的环保、经济及施工便捷有了更高的认识与评价。特别是道路养护领域，乳化沥青会越来越发挥其主导作用而成为沥青家族的主流。
乳化沥青经过近几十年的推广，其品种规格已数不胜数，生产和应用技术得到了长足的发展，特别是SBS 改性乳化沥青更是一种发展前景看好的高技术产品，作为新修道路的粘层和封层、旧道路改造养护中的层间、表面处冶及各种引进技术中的特殊粘结料，越来越受到技术人员的推崇。
乳化沥青按用途分为透层、封层及粘层用乳化沥青，随着我国乳化剂技术和乳化沥青加工生产技术的发展，乳化沥青的品种和用途越来越多，已很难用传统分类方法来划分，特别是我国近年自行开发的SBS 改性乳化沥青加工装置，打破了完全依赖进口设备才能生产高质量SBS 改性乳化沥青的垄断，对快速发展我国乳化沥青在更广大范围内应用起到积极的推动作用。在道路养护领域，SBS 改性乳化沥青更能发挥其独特功效，象宏表处、冷再生、排水路面、降噪路面、超薄磨耗层等各种新型养护技术，更是离不开SBS 改性乳化沥青的支持。
由于生产及应用技术的限制，我国各厂家大都只生产一些较低技术含量的普通乳化沥青或SBR 改性乳化沥青，而对SBS 改性乳化沥青研究较少，还没有从乳化机理、破乳机理、沥青含量控制、温度控制等各个生产工艺环节上彻底了解掌握。因基质沥青经SBS 改性后韧性、粘度及各项性能指标大大提高，一就设备而言，普通乳化沥青加工设备已不可能对其乳化，需要更大的输入功率
和独特的磨齿结构。二就成品贮存而言，SBS 改性乳化沥青的存放和搅拌与普通乳化沥青也有很大差别。三就控制而言，需要更精确地控制介质温度、泵和磨进出口压力、沥青和皂液流量、成品的出口温度和泄压方式。四就生产原材料而言，对乳化剂和SBS 改性剂的选择也更加严格。
粘结力测试
五就试验而言，因我国尚无该类产品技术标准，只能与SBR 改性乳化沥青类似
比较，借鉴一些国外技术规范和自行研制的试验仪器来评价。
通过下面的一些表格，我们来对各种乳化沥青作一个简单的对比：
普通乳化沥青、SBS 改性乳化沥青、SBR 改性乳化沥青比较表
普通乳化沥青、SBR 改性乳化沥青与SBS 改性乳化沥青指标要求比较
普通乳化沥青、SBR 改性乳化沥青与SBS 改性乳化沥青粘结力比较
SBS 改性乳化沥青的应用：
使用SBS 改性乳化沥青的目的主要在于以下几个方面：提高高温稳定性；低温抗缩裂能力；提高内聚力、粘附强度；提高抗水剥落能力；早期强度；提高抗疲劳性能、延长路面寿命。特别是超高SBS 及沥青含量的改性乳化沥青更与先进的养护设备相得益彰。
一、同步碎石封层技术：
同步碎石封层技术是公路建设与养护中的一种专用技术，是使用专用设备——同步碎石封层车将单一粒径的石料及沥青结合料同时洒布在路面上，在胶
轮压路机或自然行车碾压下，沥青结合料与石料之间充分的结合，以达到最大的粘结强度，在面层或基层上形成一个整体沥青碎石层。同步碎石封层的形成过程如图1-1所示。
对于使用热沥青的情况，同步碎石封层的成型过程如下：
160℃以上的高温热沥青首先喷洒在原有路面或基层上，在喷洒热沥青的同时，洁净干燥的均匀石料撒布在热沥青形成的沥青膜上，以保证沥青与石料在最短时间内完成结合，并在外载荷作用下不断形成强度。此时沥青的结合温度在120℃以上，并具有足够的粘结力；同时，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的70%(图1-2) ，并在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约70%，保证了沥青与石料有足够的结合强度。
对于使用改性乳化沥青的情况，同步碎石的成型过程如下：50~70℃左右的改性乳化沥青首先喷洒在基层上，在喷洒改性乳化沥青的同时，洁净干燥的石料均匀撒布在乳化沥青膜上，在乳化沥青破乳前，通过胶轮压路机碾压，促使乳化沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的50~70%，破乳后沥青在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约70%
，以确保沥
图1-2 单层碎石嵌入模型
0.7H
青与石料有足够的结合强度。
封层的主要目在于封水，除了要求有良好的粘结外，还必须有一定的厚度。在半刚性基层上设置下封层主要有如下作用：①传递荷载。要达到传递荷载的目的，必须使面层与基层之间有着较强的连续性，这种连续性可通过下封层的作用实现。②层间联结。沥青面层与半刚性基层有明显差异，客观上形成了断层或滑动面。设置下封层后，能使面层与基层有效的连成一体。③提高强度。设置下封层后，层间就产生了阻止移动的摩阻力与粘结力，承担着刚柔之间的粘结、过渡任务，使面层与基层、垫层和土基一起抵抗荷载作用，从而达到提高路面整体强度的目的。④防水防渗。
从同步碎石封层的原理可知，同步碎石封层用结合料必须同时保证足够的粘结性能和流动性能。结合料只有具有足够的粘结能力，才能保证骨料与原路面、骨料与骨料之间的粘结；此外，在封层没有成型前，结合料必须有一定的流动性，以确保在胶轮的压实作用下，有足够的能力爬升。此外，结合料必须和骨料相匹配，具有较宽泛的适用性，以保证与不同石料的配伍性。
有两种主要的沥青结合料用于碎石封层中：沥青（或改性沥青）和SBS 改性乳化沥青。沥青的选择受到施工期间路面温度、集料以及当地气候的影响。当地气候对于沥青的选择来说非常重要，特别是施工期间的气温对碎石封层的质量影响较大。气温较高时，通过采用较硬热沥青和SBS 改性乳化沥青可以有效防止泛油。当施工气温低、湿度大或者集料和路面潮湿，由于乳化沥青没有粘稠沥青对集料湿度和空气湿度那么敏感，所以SBS 改性乳化沥青比热沥青效果要好。同样，由于乳化沥青粘度低，乳化沥青比粘稠沥青需要的材料工作温度低。
此外，橡胶粉改性沥青作为碎石封层的粘结料能够有效的减小反射裂缝、提高集料稳定力、降低噪音，也是一种优良的碎石封层材料。
集料和结合料之间的结合受多种因素的影响，包括机械作用、化学作用和静电性能。与机械性和化学性相关的因素包括集料粉尘、湿度和结合料温度。
由于电荷的作用，不同类型的集料都与某种确定的结合料相匹配。基本上结合料和集料一定是异性电荷，如果不是这样的话，结合料就不能与集料之间形成较强的结合。采用高品质的乳化沥青更能确保集料和结合料间的粘接能力。
SBS 改性乳化沥青在碎石封层应用中还有其他优势，从设置下封层的目的可知，能促使面层与基层有效的连成一体是最关键的，只有面层和基层形成了强有力的粘结才能够确保路面的整体强度和有效传递荷载。基于同步碎石封层成型过程可知，SBS 改性乳化沥青更能确保面层和基层的粘结。这主要是如下两个方面的原因造成的，一是160℃以上的高温热沥青在接触原有路面的同时，温度会骤降到60度左右，流动性骤降，不能与原有基层充分粘结，局部地方形成微小的空洞；其次，使用热沥青的爬升高度主要取决于开放交通后压实情况，而不是当时的压实过程，这对于基层上的下封层而言，不太容易确保质量。此外，从防水防渗的角度考虑，乳化沥青的流动性非常好，在破乳之前，能够有效地浸润基层，促使沥青颗粒在基层上形成均匀的膜，在压实过程中，不会刺穿沥青膜，而导致防水失效；而热沥青由于流动性差的缘故，不能形成完全的与基层无缝隙均匀的膜，且在压实过程中容易被骨料刺穿沥青膜而导致防水失效。与热沥青相比，由于乳化沥青在施工期间对周围环境条件的影响不是很敏感，易于控制质量；另一方面，由于乳化沥青工作温度较低，所以对施工人员造成的危害则相对小一些。
近几年各地引进了多台法国赛格玛及德国百灵同步碎石封层车，该车在欧洲等许多国家应用十分普及，设计的初衷就是使用改性沥青含量69%以上的SBS 改性乳化沥青。但到国内后因无相应乳化沥青产品，大都作为普通乳化沥青智能洒布车使用。也曾尝试喷洒热沥青作封层，但因喷嘴及压力不匹配，雾化效果很差，还不如国内普通的洒布车。为了适合热沥青喷洒，只好对重交沥青或改性沥青用柴油或煤油稀释，不但污染严重，而且也不安全，破坏了沥青性能，施工效果也不理想。
二、超薄磨耗层技术。它的施工主要依赖于维特根生产的SBS 改性乳化沥青及热沥青同步摊铺机，前面喷洒SBS 改性乳化沥青，其后紧跟摊铺热沥青混合料，在热混料的作用下使乳化沥青爬升至摊铺厚度的1/3～2/3高度并填充热
混料的空隙，不但起到封水效果，防止雨水进入下面层，而且为超薄面层提供足够的强度和超强粘结力，没有为此特殊设计的SBS 改性乳化沥青就无法保证该技术的实施。
三、就地冷再生技术。要实现真正意义的就地冷再生，保障冷再生联合设备充分发挥功效，也离不开高含量SBS 改性乳化沥青，在混合料设计中比传统乳化沥青有更高的沥青用量，从而增加油膜厚度，对石料有更好的裹覆，增加了混合料强度、抗水剥落性、降低空隙率、提高路面的耐久性。
相同石料，不同乳化沥青拌合后的表观效果：
不同乳化沥青的磨耗试验：
总结：SBS 改性乳化沥青是一种前景看好应用广泛的优良沥青粘结料，虽然其生产对设备及技术要求较高，但其优异性能越来越受到工程技术人员推崇，特别是江苏、山东等公路交通发达、施工要求严格、质量要求较高的省份已逐渐淘汰传统乳化沥青，取而代之的是高品质的SBS 改性乳化沥青。
SBS 改性乳化沥青生产及应用技术
王维柱
摘要： 对SBS 改性乳化沥青的现状及前景、乳化沥青的分类、SBS 改性乳化沥青生产要点作了简单
的评述，对不同乳化沥青进行比较，从而指出SBS 改性乳化沥青的优势。介绍了SBS 改性乳化沥青的几种应用技术，特别是碎石封层技术。
关键词：SBS 改性乳化沥青 同步碎石封层 超薄磨耗层 冷再生
近几年，随着乳化沥青智能洒布车、稀浆封层摊铺车、微表处摊铺车、同步碎石封层车、超薄磨耗层摊铺设备及就地冷再生联合装置的日臻完善和普遍使用，大大推动了乳化沥青的发展，而且对乳化沥青的环保、经济及施工便捷有了更高的认识与评价。特别是道路养护领域，乳化沥青会越来越发挥其主导作用而成为沥青家族的主流。
乳化沥青经过近几十年的推广，其品种规格已数不胜数，生产和应用技术得到了长足的发展，特别是SBS 改性乳化沥青更是一种发展前景看好的高技术产品，作为新修道路的粘层和封层、旧道路改造养护中的层间、表面处冶及各种引进技术中的特殊粘结料，越来越受到技术人员的推崇。
乳化沥青按用途分为透层、封层及粘层用乳化沥青，随着我国乳化剂技术和乳化沥青加工生产技术的发展，乳化沥青的品种和用途越来越多，已很难用传统分类方法来划分，特别是我国近年自行开发的SBS 改性乳化沥青加工装置，打破了完全依赖进口设备才能生产高质量SBS 改性乳化沥青的垄断，对快速发展我国乳化沥青在更广大范围内应用起到积极的推动作用。在道路养护领域，SBS 改性乳化沥青更能发挥其独特功效，象宏表处、冷再生、排水路面、降噪路面、超薄磨耗层等各种新型养护技术，更是离不开SBS 改性乳化沥青的支持。
由于生产及应用技术的限制，我国各厂家大都只生产一些较低技术含量的普通乳化沥青或SBR 改性乳化沥青，而对SBS 改性乳化沥青研究较少，还没有从乳化机理、破乳机理、沥青含量控制、温度控制等各个生产工艺环节上彻底了解掌握。因基质沥青经SBS 改性后韧性、粘度及各项性能指标大大提高，一就设备而言，普通乳化沥青加工设备已不可能对其乳化，需要更大的输入功率
和独特的磨齿结构。二就成品贮存而言，SBS 改性乳化沥青的存放和搅拌与普通乳化沥青也有很大差别。三就控制而言，需要更精确地控制介质温度、泵和磨进出口压力、沥青和皂液流量、成品的出口温度和泄压方式。四就生产原材料而言，对乳化剂和SBS 改性剂的选择也更加严格。
粘结力测试
五就试验而言，因我国尚无该类产品技术标准，只能与SBR 改性乳化沥青类似
比较，借鉴一些国外技术规范和自行研制的试验仪器来评价。
通过下面的一些表格，我们来对各种乳化沥青作一个简单的对比：
普通乳化沥青、SBS 改性乳化沥青、SBR 改性乳化沥青比较表
普通乳化沥青、SBR 改性乳化沥青与SBS 改性乳化沥青指标要求比较
普通乳化沥青、SBR 改性乳化沥青与SBS 改性乳化沥青粘结力比较
SBS 改性乳化沥青的应用：
使用SBS 改性乳化沥青的目的主要在于以下几个方面：提高高温稳定性；低温抗缩裂能力；提高内聚力、粘附强度；提高抗水剥落能力；早期强度；提高抗疲劳性能、延长路面寿命。特别是超高SBS 及沥青含量的改性乳化沥青更与先进的养护设备相得益彰。
一、同步碎石封层技术：
同步碎石封层技术是公路建设与养护中的一种专用技术，是使用专用设备——同步碎石封层车将单一粒径的石料及沥青结合料同时洒布在路面上，在胶
轮压路机或自然行车碾压下，沥青结合料与石料之间充分的结合，以达到最大的粘结强度，在面层或基层上形成一个整体沥青碎石层。同步碎石封层的形成过程如图1-1所示。
对于使用热沥青的情况，同步碎石封层的成型过程如下：
160℃以上的高温热沥青首先喷洒在原有路面或基层上，在喷洒热沥青的同时，洁净干燥的均匀石料撒布在热沥青形成的沥青膜上，以保证沥青与石料在最短时间内完成结合，并在外载荷作用下不断形成强度。此时沥青的结合温度在120℃以上，并具有足够的粘结力；同时，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的70%(图1-2) ，并在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约70%，保证了沥青与石料有足够的结合强度。
对于使用改性乳化沥青的情况，同步碎石的成型过程如下：50~70℃左右的改性乳化沥青首先喷洒在基层上，在喷洒改性乳化沥青的同时，洁净干燥的石料均匀撒布在乳化沥青膜上，在乳化沥青破乳前，通过胶轮压路机碾压，促使乳化沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的50~70%，破乳后沥青在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约70%
，以确保沥
图1-2 单层碎石嵌入模型
0.7H
青与石料有足够的结合强度。
封层的主要目在于封水，除了要求有良好的粘结外，还必须有一定的厚度。在半刚性基层上设置下封层主要有如下作用：①传递荷载。要达到传递荷载的目的，必须使面层与基层之间有着较强的连续性，这种连续性可通过下封层的作用实现。②层间联结。沥青面层与半刚性基层有明显差异，客观上形成了断层或滑动面。设置下封层后，能使面层与基层有效的连成一体。③提高强度。设置下封层后，层间就产生了阻止移动的摩阻力与粘结力，承担着刚柔之间的粘结、过渡任务，使面层与基层、垫层和土基一起抵抗荷载作用，从而达到提高路面整体强度的目的。④防水防渗。
从同步碎石封层的原理可知，同步碎石封层用结合料必须同时保证足够的粘结性能和流动性能。结合料只有具有足够的粘结能力，才能保证骨料与原路面、骨料与骨料之间的粘结；此外，在封层没有成型前，结合料必须有一定的流动性，以确保在胶轮的压实作用下，有足够的能力爬升。此外，结合料必须和骨料相匹配，具有较宽泛的适用性，以保证与不同石料的配伍性。
有两种主要的沥青结合料用于碎石封层中：沥青（或改性沥青）和SBS 改性乳化沥青。沥青的选择受到施工期间路面温度、集料以及当地气候的影响。当地气候对于沥青的选择来说非常重要，特别是施工期间的气温对碎石封层的质量影响较大。气温较高时，通过采用较硬热沥青和SBS 改性乳化沥青可以有效防止泛油。当施工气温低、湿度大或者集料和路面潮湿，由于乳化沥青没有粘稠沥青对集料湿度和空气湿度那么敏感，所以SBS 改性乳化沥青比热沥青效果要好。同样，由于乳化沥青粘度低，乳化沥青比粘稠沥青需要的材料工作温度低。
此外，橡胶粉改性沥青作为碎石封层的粘结料能够有效的减小反射裂缝、提高集料稳定力、降低噪音，也是一种优良的碎石封层材料。
集料和结合料之间的结合受多种因素的影响，包括机械作用、化学作用和静电性能。与机械性和化学性相关的因素包括集料粉尘、湿度和结合料温度。
由于电荷的作用，不同类型的集料都与某种确定的结合料相匹配。基本上结合料和集料一定是异性电荷，如果不是这样的话，结合料就不能与集料之间形成较强的结合。采用高品质的乳化沥青更能确保集料和结合料间的粘接能力。
SBS 改性乳化沥青在碎石封层应用中还有其他优势，从设置下封层的目的可知，能促使面层与基层有效的连成一体是最关键的，只有面层和基层形成了强有力的粘结才能够确保路面的整体强度和有效传递荷载。基于同步碎石封层成型过程可知，SBS 改性乳化沥青更能确保面层和基层的粘结。这主要是如下两个方面的原因造成的，一是160℃以上的高温热沥青在接触原有路面的同时，温度会骤降到60度左右，流动性骤降，不能与原有基层充分粘结，局部地方形成微小的空洞；其次，使用热沥青的爬升高度主要取决于开放交通后压实情况，而不是当时的压实过程，这对于基层上的下封层而言，不太容易确保质量。此外，从防水防渗的角度考虑，乳化沥青的流动性非常好，在破乳之前，能够有效地浸润基层，促使沥青颗粒在基层上形成均匀的膜，在压实过程中，不会刺穿沥青膜，而导致防水失效；而热沥青由于流动性差的缘故，不能形成完全的与基层无缝隙均匀的膜，且在压实过程中容易被骨料刺穿沥青膜而导致防水失效。与热沥青相比，由于乳化沥青在施工期间对周围环境条件的影响不是很敏感，易于控制质量；另一方面，由于乳化沥青工作温度较低，所以对施工人员造成的危害则相对小一些。
近几年各地引进了多台法国赛格玛及德国百灵同步碎石封层车，该车在欧洲等许多国家应用十分普及，设计的初衷就是使用改性沥青含量69%以上的SBS 改性乳化沥青。但到国内后因无相应乳化沥青产品，大都作为普通乳化沥青智能洒布车使用。也曾尝试喷洒热沥青作封层，但因喷嘴及压力不匹配，雾化效果很差，还不如国内普通的洒布车。为了适合热沥青喷洒，只好对重交沥青或改性沥青用柴油或煤油稀释，不但污染严重，而且也不安全，破坏了沥青性能，施工效果也不理想。
二、超薄磨耗层技术。它的施工主要依赖于维特根生产的SBS 改性乳化沥青及热沥青同步摊铺机，前面喷洒SBS 改性乳化沥青，其后紧跟摊铺热沥青混合料，在热混料的作用下使乳化沥青爬升至摊铺厚度的1/3～2/3高度并填充热
混料的空隙，不但起到封水效果，防止雨水进入下面层，而且为超薄面层提供足够的强度和超强粘结力，没有为此特殊设计的SBS 改性乳化沥青就无法保证该技术的实施。
三、就地冷再生技术。要实现真正意义的就地冷再生，保障冷再生联合设备充分发挥功效，也离不开高含量SBS 改性乳化沥青，在混合料设计中比传统乳化沥青有更高的沥青用量，从而增加油膜厚度，对石料有更好的裹覆，增加了混合料强度、抗水剥落性、降低空隙率、提高路面的耐久性。
相同石料，不同乳化沥青拌合后的表观效果：
不同乳化沥青的磨耗试验：
总结：SBS 改性乳化沥青是一种前景看好应用广泛的优良沥青粘结料，虽然其生产对设备及技术要求较高，但其优异性能越来越受到工程技术人员推崇，特别是江苏、山东等公路交通发达、施工要求严格、质量要求较高的省份已逐渐淘汰传统乳化沥青，取而代之的是高品质的SBS 改性乳化沥青。