1、课题来源与背景 我国从20世纪80年代开始探索研究道路改性沥青,目前,所使用的改性沥青多为聚合物改性沥青。常见的改性剂主要有热塑性橡胶类苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS）、橡胶类丁苯橡胶（SBR）、热塑性树脂类聚乙烯（PE）与乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）及废旧橡胶粉等。其中,由于改性剂SBS可有效改善沥青高、低温性能,提高沥青抗老化和耐疲劳性能,成为生产改性沥青的首选。目前,我国SBS改性沥青生产量占改性沥青生产总量的60%以上,但为了节约施工成本,大多数施工单位都采取自制的SBS改性沥青。因SBS改性剂与基质沥青在分子量、密度、溶解度及其物理化学性质方面都存在较大差异,致使二者相容性较差,存在高温储存稳定性差、易离析等现象,严重的在存储两三天后便出现离析分层现象,严重影响道路施工质量及沥青的改性效果。 同时,随着国际油价的上涨,作为石油的副产物沥青和SBS价格也越来越高。目前,SBS改性剂价格已达到20000～25000元/吨,加重了道路的施工建设成本。多聚磷酸（PPA）改性沥青具有存储稳定好,高温性能和抗老化性能好等优点,可以解决自制SBS改性沥青所带来的问题。尤其是当采用复合改性时,不但保持了SBS改性剂的优良改性性能,同时也发挥了多聚磷酸的优良存储稳定性,并且多聚磷酸价格在8000～10000元/吨,仅为SBS改性剂价格的1/2～1/3,具有很高的经济性价比。 2、目的与意义 项目通过对多聚磷酸（PPA）的改性机理分析研究,确定其最适宜掺量。主要进行PPA+SBS复合改性沥青及混合料性能分析研究,横向比较PPA加入基质沥青、改性沥青后的性能影响。从而总结出PPA+SBS复合改性沥青的施工工艺,并铺筑实体工程,验证其混合料路用性能,提出性能控制指标,编写施工技术指南等。该研究成果的成功应用,对改善自制改性沥青性能,提高沥青路面施工质量,延长道路使用寿命,降低工程造价与维修养护费用等具有重要的意义,为我省乃至我国的道路改性材料发展奠定一定的技术基础与知识储备。 3、技术原理及性能指标 本项目就多聚磷酸改性沥青及其混合料性能进行了系统分析,并横向比较了PPA+SBS复合改性沥青混合料与传统SBS改性沥青混合料的路用性能,同时就多聚磷酸改性沥青混合料的施工工艺进行了评价,提出多聚磷酸改性沥青混合料的质量控制标准。并编制了施工技术指南,指导施工。主要技术性能指标： 1、提出PPA与SBS复合改性沥青的生产工艺,确定剪切时间、剪切速率、发育温度、添加顺序等。 PPA与SBS复合改性沥青生产加工温度不低于175℃,剪切时间不小于30min,发育温度不低于170℃,添加顺序先进行SBS改性沥青生产在加入PPA或SBS、PPA两种改性剂同时加入进行生产,效果均表现良好; 2、提出多聚磷酸改性沥青的改性机理,属化学改性,并结合性能分析,确定其最适宜掺量,掺量范围为0.75%～1.5%; 3、提出多聚磷酸改性沥青混合料的主要控制指标; 60℃车辙试验动稳定度不低于2400次/mm,残留稳定度不低于85%,冻融劈裂残留强度不低于80%,低温弯曲试验破坏应变不小于2800με。 4、技术的创造性与先进性 1、在室内性能试验和现场试验段铺筑的基础上,明确PPA改性沥青和PPA+SBS复合改性沥青混合料的路用性能,并提出其控制指标; 2、与现有的聚合物改性剂性能及成本对比,对PPA改性沥青和PPA+SBS复合改性沥青进行技术、经济效益分析; 3、研究PPA改性沥青和PPA+SBS复合改性沥青混合料的施工工艺和质量控制方法,形成施工指南。 5、技术的成熟程度,适用范围与安全性 相对于聚合物改性沥青,多聚磷酸（PPA）改性沥青具有价格低廉、工艺简单、存储稳定性好、沥青性能改善优良等优点,其应用范围广泛。多聚磷酸（PPA）可代替部分改性剂SBS应用于高速公路、普通公路的新建公路沥青路面铺筑和已建公路的维修养护。 截至2012年6月,辽宁省公路通车总里程已达10.4万多公里,其中高速公路通车里程3900公里,全部省辖市和93%的陆地县已通高速公路。计划到“十二五”末期,辽宁公路通车总里程将达到12万公里,高速公路总里程将突破4500公里,实现“县县通高速公路”的目标。可见多聚磷酸（PPA）改性沥青存在着巨大的市场需求量,以我省每年公路用改性沥青50000吨计算,采用1.5%多聚磷酸替代1%SBS改性剂,每年就可节省沥青成本260万元以上,其社会、经济效益显著。 6、应用情况及存在的问题 2014年8月,在昌法线（昌图-法库）二级公路维修罩面工程中,在K0+000-K0+500路段1000m路面施工中应用了“多聚磷酸改性沥青混合料应用技术研究”课题组研究的成果,在上面层应用了多聚磷酸改性沥青混合料,取得了良好的路用效果。