近年来，路面工程领域发展迅速，出现了许多新理论、新方法和新材料。尤其是在沥青及其混合料、水泥混凝土路面和多年冻土地区路面这３个方面取得了许多新的研究成果。这些新的研究成果对于提高路面使用性能、延长使用寿命、节能减排以及资源的回收利用等都起到了良好的促进作用。

Part 1:改性沥青

改性沥青主要指聚合物改性沥青，其中SBS，PE，SBR与EVA是常见的四大类聚合物改性沥青。近年来随着技术的发展，胶粉改性沥青成为仅次于SBS改性沥青的一种主要改性沥青。环氧沥青由于有着出色的高、低温及疲劳性能，在钢桥面铺装上得到了广泛应用，以Sasobit为代表的降粘剂或温拌剂也对常规改性沥青起到了补充改善性能的作用，此外湖沥青、岩沥青及硬沥青也在改善高温性能及提高沥青混合料的模量方面发挥了重要作用。由于各种改性沥青均存在不同的优缺点，在对沥青性能要求较高的条件下，采用２种或２种以上的复合改性沥青方案具有一定市场。在各种复合改性方案中，SBS与其他改性剂复合是最常用的方式。

１．１　SBS改性沥青

（１）SBS改性沥青种类

目前中国最常用的是Ｉ－Ｄ或Ｉ－Ｃ类改性沥青，前者多用于南方，后者多用于北方。在常规SBS改性沥青基础上，通过增加SBS在沥青中的掺量，可以制备出各种特种改性沥青，如高粘度改性沥青，其ＰＧ分级一般在ＰＧ７６或更高，常用于桥面铺装、OGFC等；应力吸收层用改性沥青，除了较高的SBS掺量，还需保持沥青有较大的针入度，以提供良好的疲劳性能；此外SBS改性沥青乳化可制备出性能良好的乳化SBS改性沥青，提供比SBR乳化沥青更好的性能，如用于Novachip的粘层油，而且将SBS与石油树脂复合并造粒，可制备出高粘度沥青改性剂，可以用于OGFC等场合。

（２）改性机理分析

在适宜的温度和时间下将SBS与沥青进行混合，SBS可吸收沥青中的饱和分、芳香分发生溶胀，当SBS含量达到一定程度时可形成SBS网络结构，从而有效改善沥青的弹性和粘性。沥青中组分比例、SBS类型、掺量、SBS嵌段比、加工条件（加工方式、时间、温度等）等均会对SBS沥青的相容性产生影响，为增加改性沥青稳定性也可添加相容助剂或稳定剂来增加体系相容性，使其形成相对稳定体系。沥青中部分活性组分如环烷烃、多芳环等可以与烯键、酸碱性基团发生交联、枝接反应。增溶剂和稳定剂包括蒙脱土、纳米ZnO、磷化物、硫和硫化物、杜仲胶等，其加入可促进沥青与SBS的相容性或存储稳定性，对改性沥青的性能也有所提高。

（３）改性分析方法

在改性机理分析方法上，荧光显微技术（Fluorescence Microscopy，FM）使用最为广泛，通过荧光在沥青和改性剂表面反射波的不同来观察改性沥青的结构相态、比例、颗粒等信息，用于分析改性沥青的改性过程以及相容性。差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）通过动态零位平衡原理，采集补偿功率的变化情况，而由文献可知，补偿功率的峰值区域可以用来分析改性沥青混合体系的热稳定性。稳定性好的改性沥青DSC曲线较为平坦，稳定性差的改性沥青对应的峰值区域则面积较大。红外光谱仪（Infrared Spectrum，IR）也常用于分析沥青体系的分子结构，可鉴定沥青中的特定官能团。分子模拟采用分子力学和分子动力学对SBS改性沥青的三维结构进行模拟并可得到内聚能密度和溶解度参数，可用于比较线形和星形SBS及其添加硫后的溶解性。

（４）发展前景

SBS因其优异的性能在道路工程中有着广泛的应用，但仍存在改性沥青相容性、存储稳定性等问题，同时实验室SBS改性沥青虽种类方案众多，而可提供的成熟稳定的SBS改性沥青相对较少。对SBS改性沥青的研究趋势主要有：①化学改性是SBS改性沥青的发展趋势之一，通过反应助剂增加沥青与SBS的反应界面和强度，形成稳定的改性体系；②提高复合改性质量，同时解决废旧塑料、轮胎等的回收处理问题，减少环境污染，提高复合改性性价比；③纳米改性剂可改善改性体系的稳定性和部分性能，具有较好的发展前景。

１．２　胶粉改性沥青

早在19世纪40年代天然橡胶就已被用于沥青中，但由于当时的经济水平、胶粉改性沥青价格和难闻的气味问题，导致其使用并不广泛。20世纪60年代中期，亚利桑那州的一位工程师发明了将热沥青与废旧轮胎橡胶粉混合的工艺（即“湿法”），采用该工艺制备的改性沥青后续的性能评估也令人满意，胶粉改性沥青的使用才重新兴起。此后，胶粉改性沥青在美国约40个州和世界超过25个国家得到了广泛应用。胶粉改性沥青具有优异的减少反射裂缝，增加雨天抗滑性能和减少路面噪音性能，还可解决废旧轮胎的回收处理问题。

（１）胶粉改性途径

胶粉改性沥青的制备方法分为３种：湿法，干法和Terminal Blend法。湿法制备的产品即橡胶沥青，橡胶沥青中胶粉质量分数一般在18％～22％之间，有时还需加入橡胶油来降低沥青的粘度及沥青基质与橡胶粉的相容性。湿法通过高温（180℃～220℃）和较长反应时间（超过45min）来促进胶粉与沥青之间的物理和化学反应，其反应受加工温度、时间、胶粉特性和细度、沥青基质中芳香分含量等因素的影响。

干法中胶粉与集料混合后加入沥青，故胶粉与沥青反应较少，胶粉实际上替代了部分集料。干法可用于密级配、开级配或者间断级配的热拌沥青混合料中，但其路面性能褒贬不一，并未在道路中广泛应用，而多用作庭院设施和轻型挡土墙的回填料。Terminal Blend法是湿法的一种，是指胶粉在炼油厂或沥青库与热沥青进行混融，胶粉质量分数在５％～１８％之间，制备出可较长时间存储的改性沥青，称作ＴＢ胶粉改性沥青。ＴＢ胶粉改性沥青可以存储，表面光滑像基质沥青，这些方面与橡胶沥青不同。ＴＢ胶粉改性沥青的制作工艺与聚合物改性沥青相似，更像聚合物改性沥青而非胶粉沥青。

（２）胶粉改性沥青性能评价

加州大学对胶粉改性沥青的性能通过HVS加速加载试验进行评价，结果表明：反射裂缝研究中，TB胶粉改性沥青混合料取得了最好的效果，其次是橡胶粉改性沥青，普通沥青密级配HMA表现最差，其试验结果与室内弯曲梁试验和模拟早期反射裂缝研究的结果一致，TB混合料路面的设计厚度仅需橡胶沥青路面的一半就可以满足抵抗反射裂缝的要求，但存在车辙风险。

有学者研究发现在抗裂性方面，橡胶沥青表现最好，TB胶粉改性沥青次之，ＰＧ７０－２２改性沥青最差；而抗车辙方面则是TB胶粉改性沥青最好，橡胶沥青次之，ＰＧ７０－２２改性沥青最差，车辙试验与加州大学的HVS试验结果相反。

中国相关研究表明，TB胶粉改性沥青有着较好的低温性能，其与岩沥青或SBS复合，可获得较好的高温性能与疲劳性能，但TB胶粉改性沥青目前在中国还未有大规模应用。

（３）胶粉改性沥青发展前景

基于大量的室内研究、现场测试和加速加载测试已经证明橡胶沥青和TB胶粉改性沥青在正确的设计和建造情况下，可以很好地抵抗反射裂缝，提高驾驶安全性，并减少路面噪声，胶粉改性沥青还能解决废旧轮胎的处理问题。橡胶沥青性能优异，但粘度大，无法储存，其应用发展需结合部分降粘剂，以改善工作性能和扩展应用范围；同时通过添加稳定剂、交联剂等制备可存储的橡胶沥青也是发展方向之一；橡胶沥青需在现场生产使用，对其质量的控制需要更深入的研究。TB胶粉改性沥青具有优良的低温性能，对其进行复合改性使其在保持优良低温性能的前提下改善高温、疲劳等性能是今后主要的研究和发展方向。

１．３　其他改性沥青

PE改性沥青在2000年前后由Novaphalt公司带入中国并得到大力推广，主要以湿法的形式，采用胶体磨将其与基质沥青加工成改性沥青在现场现拌使用，后由于SBS改性沥青的广泛应用，ＰＥ湿法较少使用。近年来由于法国高模量沥青混合料与抗车辙剂的广泛应用，PE以干法的形式在中国得到广泛应用，主要以抗车辙剂的形式在市场上销售，其良好的高温性能得到了业界认可；SBR改性沥青目前主要以乳液形式用于改性乳化沥青中，在新疆有少量SBR胶用于沥青改性，由于其良好的低温延度，在新疆有一定的市场；EVA改性沥青欧洲以前应用较多，但由于成本较高，中国很少使用；由文献可知，岩沥青由于高温性能较好，且可以改善沥青粘附性，成本低廉，在山东、安徽等华东省份使用较多，其使用即有干法也用湿法。但岩沥青质量参差不齐，影响了其推广使用；湖沥青在中国使用已经有较长时间，其特点与岩沥青相似，路用性能也得到了认可，但由于其沥青含量较低，市场与价格不透明，影响了其使用前景。

随着对改性沥青要求的提高，改性沥青的工作性能受到影响，降粘剂应运而生，其代表为Sasobit费托蜡，其加入可降低135℃粘度、提高高温性能，但文献中认为这会影响抗水损害性能；此外EBS具有与之相似的特点，还可提高粘附性，今后将有较好的应用前景。这些材料由于可以降低沥青混合料的施工温度，因此在更多的时候也被称为温拌剂。

环氧沥青由于具有优异的高低温、疲劳性能及粘附性，在钢桥面铺装上得到了广泛应用，但环氧沥青施工要求高、成本高，其在钢桥面铺装上的应用前景还需要进一步确认。

由于每种改性沥青都各有优缺点，因此复合改性沥青成为进一步提高改性沥青性能或降低成本的有效手段。目前复合改性沥青多围绕SBS展开，常见的有在SBS中加入降粘剂以制备高粘度改性沥青或将胶粉改性沥青与SBS复合等；此外PE与SBR复合、EVA与SBR复合、SBR与降粘剂复合、橡胶沥青与降粘剂复合也有报道。