SBS聚合物是一种热塑性弹性体，分为线型和星型两种结构类型。SBS改性沥青加工生产过程通常分为SBS改性剂的溶胀、剪切碾磨、发育三个阶段。SBS高分子链是两相结构中，每个聚丁二烯链段(PB)的末端都连接一个聚苯乙烯链段(PS)，若干个聚丁二烯链段偶链则形成线型或星型结构;其中，聚苯乙烯链段(PS)在两端分别聚集在一起形成物理交联区域，属于“硬段”;聚丁二烯链段(PB)则呈现高弹性，属于“软段”。SBS改性沥青加工是一个物理共混过程，SBS以微粒状均匀分布在基质沥青中，吸附基质沥青中的饱和分和芳香分，SBS溶胀过程中产生的吸附层与PS“硬段”在物理交联作用下形成互相贯穿的连续三维网状结构，从而阻止沥青在高温状态下分子间的相对运动，使沥青的粘聚力增加、弹性恢复增强，从而提高沥青混合料抗高温变形能力。SBS中聚丁二烯PB“软段”的玻璃化温度较低，分子链在低温状态下仍具有良好的柔韧性，可以吸收及消解温度应力，使沥青低温下不发脆，从而提高了沥青混合料低温抗裂性能。
可以看出，SBS改性沥青充分利用了聚苯乙烯链段赋予沥青足够的强度，中间嵌段聚丁二烯赋予沥青良好的弹性，这种三维网状结构使沥青混合料高温抗变形、低温抗裂等得到了全面改善。
高模量抗车辙剂DTPE-M为黑灰色颗粒状热塑性高分子聚合物，由是热塑性聚乙烯、高粘弹性体大分子沥青质、纳米助剂等聚合物复合造粒而成的沥青混合料改性添加剂。DTPE-M在集料干拌时投放至拌缸，在集料拌和过程的热力、剪切、搅拌等机械力作用下，使其在沥青混合料中发生快速熔融形成部分物理交联的网络结构，阻止矿料之间产生相对位移;在沥青相中，DTPE-M分子链段中的柔段部分产生相互缠结，吸附周围部分沥青使沥青的黏度变大，使沥青高温时不会产生流淌;同时，DTPE-M部分组分形成纤维拉丝状结构，对沥青混合料可以起到加筋增强作用;另外，由于DTPE-M分子结构中主链含有多种长短不同的支链形成一种多分支的树枝状结构，加之纳米界面改性剂的增黏改性作用，使沥青胶浆更容易裹附集料表面，改善了沥青-集料界面黏附效果。
通常情况下，DTPE-M在沥青混合料中既有可熔于沥青的组分，又有只溶胀不溶解的组分，能够在沥青胶浆与集料之间形成良好的拉丝、桥接及裹覆，有效增加沥青薄膜厚度，通过增粘、加筋、填充以及沥青改性、变形恢复等多重作用机理，大幅提高沥青混合料的高温抗变形能力，同时对沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性也有积极的改善效果。
从改性过程来看，SBS改性沥青是通过对基质沥青的改性而增强沥青混合料抗变形能力，高模量抗车辙剂DTPE-M是通过对沥青混合料的改性实现提高抗车辙能力。DTPE-M中的相容剂组分使其与SBS、沥青之间具有较好的相容性。按照共混改性原理，通过将两种不同改性方式的热塑性材料进行有机结合，一方面可以弥补单一改性技术存在的不足，另一方面可以进一步促进沥青混合料中形成的更加强大的立体交联网络结构，从而实现双重改性与增强目的，大大提高沥青混合料自身强度与抗变形能力，同时对沥青混合料水稳定性及低温抗裂性能也起到一定程度的改善作用，更加有利于提升沥青路面路用性能与耐久性，是保障特殊路段沥青路面品质与延长使用寿命的有效措施。
本文采用的SBS改性沥青试验结果如表1，粗集料采用华亭策底坡石料厂生产的碎石，碎石质地坚硬、经整形除尘处理，细集料采用坚硬耐磨的石灰岩轧制而成的机制砂，填料采用石灰岩碎石轧制碾磨的矿粉，经检测均符合规范及设计要求。高模量抗车辙剂DTPE-M试验结果如表2。
表1 SBS改性沥青(I-C)试验结果 下载原图
表2 高模量抗车辙剂DTPE-M技术参数 下载原图
选定Superpave-20中面层矿料级配，根据拌合楼热料仓筛分结果确定的质量百分比为5#热料仓15～22mm∶4#热料仓11～15mm∶3#热料仓6～11mm∶2#热料仓3.5～6mm∶1#热料仓0～3.5mm∶矿粉=24∶22∶18∶8∶24∶4，最佳油石比为4.4%。
表3 Superpave-20合成矿料级配 下载原图
采用相同的Superpave-20矿料级配和油石比，分别拌制SBS改性沥青混合料和双重改性沥青混合料进行路用性能分析。外掺0.3%DTPE-M时，不改变改性沥青混合料制件温度，先将加热后的集料倒入拌锅，再将称量好的DTPE-M投放集料中拌和90s，然后倒入改性沥青拌和90s，最后倒入矿粉拌和90s。将拌好的改性沥青混合料用小铲拌和均匀，称取一个试件所需用量倒入经预热的金属盘或杯中，置于160℃烘箱恒温30min后制件。不同改性方式下马歇尔物理-力学指标如表4。
表4 Superpave-20马歇尔物理-力学试验结果 下载原图
采用动稳定度来评价不同改性方式下沥青混合料的高温稳定性，试验结果如图1。可以看出，双重改性比SBS改性沥青混合料的动稳定度提高了2倍，DTPE-M对抗车辙性能贡献显著。在双重改性沥青混合料的微观结构中，SBS与DTPE-M在沥青混合料中均匀连续的立体交联网络结构，限制了沥青的流动性，抑制了矿料之间产生相对位移，从而提高了改性沥青混合料的抗高温变形能力。
1 Superpave-20不同改性方式下的动稳定度 下载原图
由图2可以看出，双重改性沥青混合料的浸水残留稳定度增加约3%，冻融劈裂强度比增加了3.9%，虽然没有动稳定度提升幅度大，但也得到了明显的改善作用。究其原因，这正是由于SBS与DTPE-M两种改性剂形成的立体交联网络更易于抓住矿料表面，使矿料表面的沥青膜厚度增加，增强了集料之间的粘结强度，矿料与沥青的粘附性得到改善，从而改善水稳定性能。
图2 Superpave-20不同改性方式下的水稳定性 下载原图
低温性能是指沥青混合料在冬季低温条件下抵抗低温收缩抗裂的能力。抗弯拉强度反映沥青混合料承受拉力大小的能力，最大弯拉应变反映混合料在承受最大拉应力时的抗变形能力，弯曲劲度模量为两者的比值，它们的值越大，沥青混合料越不容易断裂，低温抗裂性能就越好。Superpave-20不同改性方式下，经检测SBS改性抗弯拉强度为7.31MPa，双重改性的抗弯拉强度为9.35MPa，提升了1.28倍。由图3可以看出，双重改性后的最大弯拉应变增加了12%，弯曲劲度模量增加了9%，这主要是由于SBS中间聚丁二烯可使沥青表现出高弹性特性，并与DTPE-M中的弹性组分共同改善了沥青混合料低温环境下的柔韧性，提高了沥青混合料的低温抗裂性能。
图3 Superpave-20不同改性方式下的低温性能 下载原图
(1)相同矿料级配及油石比下，采用双重改性可以充分利用不同改性材料的技术优势，按照共混改性原理，两种热塑性改性材料在沥青及混合料中相互作用，可以形成更加强大的立体交联网络结构，使其抗高温变形能力更加突出，同时对水稳定性、低温抗裂性也有起到了积极改善作用。
(2)针对重载交通、连续坡道、桥面铺装等特殊路段的沥青路面车辙问题，在充分发挥Superpave高性能沥青路面结构优势的基础上，将沥青改性技术与沥青混合料改性技术进行有机结合可以快速实现对双重改性与增强作用，路用效果十分显著，具有便捷高效、生产简单的技术优势。
(3)虽然双重改性技术增加了前期增加相对较低的改性材料成本，但两种不同热塑性改性材料相互作用，显著的提高了沥青混合料的路用性能，可以有效的延长沥青路面使用寿命，降低运营期间养护维修成本，这种双重改性技术对快速提升沥青路面品质与耐久性具有积极现实意义。
