探究多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性的复合影响

探究多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性的复合影响

王秋云

重庆交通职业学院  重庆市江津区  402247

摘要：在现代道路工程领域，沥青混合料的耐久性至关重要。随着交通流量的增加和环境因素的影响，沥青混合料的老化问题愈发突出。多聚磷酸和丁苯胶乳作为潜在的改善材料备受关注。多聚磷酸可改变沥青化学结构，丁苯胶乳能增强柔韧性。然而，对于二者复合作用于沥青混合料抗老化性的研究较少。本文深入探究这种复合影响，为提高沥青混合料的耐久性提供理论依据。

关键词：多聚磷酸；丁苯胶乳；沥青混合料；抗老化性

引言

沥青混合料是道路建设的关键材料，其抗老化性能直接关系到道路的使用寿命。多聚磷酸和丁苯胶乳在单独使用时对沥青混合料性能有一定改善。多聚磷酸有助于提升沥青的稳定性，丁苯胶乳可增强抗裂性。但在实际工程中，二者可能共同作用于沥青混合料。因此，探究多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性的复合影响具有重要意义，这将为优化道路材料性能开辟新的思路。

1多聚磷酸和丁苯胶乳的特性

多聚磷酸是一种具有独特性质的物质，从化学组成上看，它是由磷酸分子聚合而成，具有较高的磷含量。多聚磷酸为无色透明黏稠状液体，具有强酸性。其特性在沥青混合料中表现明显，它能够与沥青中的某些成分发生化学反应，从而改善沥青的黏附性。这种黏附性的提高有助于增强沥青与集料之间的结合力，进而提升沥青混合料的整体性能。同时，多聚磷酸还可以提高沥青的高温稳定性，减少在高温环境下沥青混合料的变形。丁苯胶乳是一种合成橡胶乳液，它由丁二烯和苯乙烯经乳液聚合而成。丁苯胶乳具有良好的柔韧性和稳定性。在沥青混合料中，丁苯胶乳能够增强沥青的柔韧性，使得沥青混合料在低温环境下不易开裂。而且，它可以提高沥青混合料的抗水损害能力，因为它能在沥青与集料的界面处形成一层保护膜，阻止水分的侵入，从而延长沥青混合料的使用寿命。

2多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性的复合影响

多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性具有显著的复合影响，多聚磷酸具有强酸性，可与沥青发生反应，在一定程度上改变沥青的化学结构，提高其高温稳定性。丁苯胶乳则能增强沥青的柔韧性与抗水损害能力。二者复合作用时，多聚磷酸改善的高温性能与丁苯胶乳提供的低温抗裂和抗水性能相互补充。在抗老化方面，多聚磷酸抑制沥青在老化过程中的氧化和挥发分损失等化学变化，丁苯胶乳在沥青-集料界面形成的保护膜可阻止外界因素对沥青的侵蚀。两者协同作用，既能减少沥青在长期使用过程中的变硬变脆，又能防止因水分侵入和温度变化产生的裂缝，从而大大提高沥青混合料的抗老化性，延长沥青路面的使用寿命，降低道路维护成本并提升道路的使用性能。

3多聚磷酸和丁苯胶乳复合作用对老化性能的改善方法

3.1化学结构稳定化

多聚磷酸和丁苯胶乳的复合作用能够稳定沥青混合料的化学结构，从而改善其老化性能。多聚磷酸具有强酸性，它能够与沥青中的活性成分发生化学反应。例如，多聚磷酸中的磷酸根离子可以与沥青中的羟基等官能团结合，形成更为稳定的化学键。这种化学键的形成可以阻止氧气等老化因素与沥青中的不饱和键发生氧化反应，从而减缓沥青的老化进程。丁苯胶乳则以其聚合物的特性在沥青混合料中发挥作用，丁苯胶乳中的聚合物链可以与沥青分子相互缠绕，形成一种物理和化学的复合结构。在老化过程中，这种复合结构能够限制沥青分子的移动，减少轻质组分的挥发。同时，丁苯胶乳中的苯乙烯和丁二烯单元可以提供一定的抗氧化性能，与多聚磷酸的作用协同，共同稳定沥青混合料的化学结构，使其在长期使用过程中不易受到化学老化的影响。

3.2增强集料-沥青黏附性

多聚磷酸和丁苯胶乳复合使用可以显著增强集料与沥青之间的黏附性，这对改善老化性能至关重要。多聚磷酸本身能够提高沥青的黏附性，它可以改善沥青在集料表面的润湿性，使沥青更好地包裹集料。当多聚磷酸与丁苯胶乳共同存在时，丁苯胶乳会在集料-沥青界面处形成一层具有良好柔韧性和黏附性的薄膜。这层薄膜一方面可以填充集料表面的微小孔隙，防止水分和空气进入集料-沥青界面，避免因水损害和氧化作用导致的老化。另一方面，在长期的使用过程中，即使在温度变化和交通荷载的作用下，这层薄膜也能保持集料与沥青之间的紧密结合。例如，在高温环境下，沥青可能会变软而有脱离集料的趋势，但由于丁苯胶乳薄膜的存在，以及多聚磷酸对沥青黏附性的增强作用，沥青仍然能够牢固地附着在集料上，从而提高了沥青混合料的抗老化性能。

3.3提高混合料的柔韧性

丁苯胶乳的加入为沥青混合料带来了良好的柔韧性，多聚磷酸和丁苯胶乳的复合作用进一步优化了这种柔韧性，从而改善老化性能。丁苯胶乳中的聚合物链段能够在沥青中起到增塑的作用，使沥青混合料在低温环境下不易变脆开裂。在复合体系中，多聚磷酸虽然主要侧重于改善沥青的高温性能，但它与丁苯胶乳的协同作用可以调节沥青混合料的整体性能。当沥青混合料受到温度变化或交通荷载产生的应力时，良好的柔韧性能够使其更好地适应这些应力，而不会产生裂缝。在老化过程中，沥青混合料的柔韧性逐渐降低，而多聚磷酸和丁苯胶乳复合作用所赋予的初始柔韧性可以在一定程度上减缓这种降低的速度。例如，在寒冷地区，道路经常面临低温收缩的情况，具有良好柔韧性的沥青混合料能够抵抗这种收缩应力，减少裂缝的产生，从而延长其使用寿命并提高抗老化性能。

3.4形成物理屏障抵御外界侵蚀

多聚磷酸和丁苯胶乳在沥青混合料中可以共同形成物理屏障，抵御外界因素对沥青的侵蚀，进而改善老化性能。丁苯胶乳在沥青中形成的聚合物网络结构可以作为一种物理屏障，阻止外界的水分、氧气和有害化学物质进入沥青内部。多聚磷酸在与沥青反应后，也会改变沥青的微观结构，使其表面形成一种相对致密的结构。这种复合的物理屏障能够有效地减少外界因素与沥青的接触机会，例如，水分的侵入是导致沥青老化的重要因素之一，它会引起沥青的剥落和氧化加速。而多聚磷酸和丁苯胶乳形成的物理屏障可以防止水分的渗入，同时也能阻挡氧气的扩散，从而降低沥青的氧化速率，保护沥青混合料的性能，使其在长期的使用过程中能够更好地抵抗老化。

3.5协同调节沥青的流变性

多聚磷酸和丁苯胶乳的复合作用可以协同调节沥青的流变性，这对改善沥青混合料的老化性能有着积极的影响。多聚磷酸能够提高沥青的高温稳定性，降低沥青在高温下的流动性，防止沥青在高温环境下过度软化和流淌。丁苯胶乳则可以在一定程度上改善沥青的低温流动性，使其在低温下不易变得过于僵硬。在复合体系中，两者的协同作用可以使沥青在不同温度下都保持较为合适的流变性能。在老化过程中，沥青的流变性会发生变化，通常会变得更硬更脆或者更软更稀。多聚磷酸和丁苯胶乳复合作用所调节的流变性可以在一定程度上抵抗这种变化。例如，在夏季高温时，沥青混合料不会因为过度软化而产生车辙；在冬季低温时，也不会因为过于僵硬而产生裂缝，从而提高了沥青混合料的抗老化性能。

结束语

综上所述，多聚磷酸和丁苯胶乳对沥青混合料抗老化性的复合影响是多方面且显著的。二者通过不同的作用机制协同提高了沥青混合料的抗老化能力。

参考文献

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项目信息：2024年重庆市教委科学技术重点研究项目，课题名称 ：PPA/SBR复合改性沥青混合料路用性能研究及应用 （编号：KJZD-K202405701）