0 引言
车辙是沥青路面在高温条件下受车辆荷载反复作用后产生的累积性永久变形
［1］。在沥青路面结构中，沥青混合料高温稳定性越好，抵御车辙病害的能力越强。然而，沥青作为典型黏弹性材料，自身固有特性显著制约了混合料的高温稳定性。一方面，高温会加剧沥青内部分子运动，降低沥青软化点，使其表现出较强的温度敏感性；另一方面，沥青存在弹性恢复能力弱、黏度不足等缺陷，削弱了沥青路面抗车辙性能
［2］。
在沥青混合料中掺加抗车辙剂，能够有效提升混合料高温稳定性，改善沥青路面抗车辙能力。常用的抗车辙剂有岩沥青、苯乙烯‒丁二烯‒苯乙烯、塑料、橡胶粉以及橡塑合金等。19世纪末，岩沥青便应用于道路建设，因其具有优异的耐高温性能和良好的沥青相容性，现已作为抗车辙剂广泛应用。20世纪中叶，聚合物改性沥青技术大幅提升了沥青路面的抗变形、抗开裂及耐老化性能，其中SBS改性沥青综合改性效果突出；20世纪60年代，随着汽车的普及，废旧轮胎资源化利用受到高度重视，将橡胶粉用作沥青抗车辙剂，已成为提高道路使用寿命的有效手段之一。20世纪40年代，塑料因其低成本、耐久性强等优势被广泛应用，为减缓塑料废弃物带来的环境压力，自20世纪90年代起废塑料被加工为抗车辙剂用于公路建设。在21世纪“双碳”目标与循环经济理念引领下，抗车辙剂研发与工程应用愈发注重绿色低碳，以废塑料和废旧橡胶为原料的复合改性材料成为当下研究和应用的热点。
本文系统归纳各类抗车辙剂的改性效果与作用机理，明确各类抗车辙剂存在的缺陷及解决方法，探究对比各类抗车辙剂的施工工艺、检测方法与实际应用效果，展望未来抗车辙剂的研究方向，为抗车辙改性材料在道路工程材料领域的深化应用与推广提供理论支撑。
1 抗车辙剂
在沥青混合料中加入抗车辙剂已成为改善沥青路面抗车辙性能较为普遍高效的方法。常用的抗车辙剂包括岩沥青、苯乙烯‒丁二烯‒苯乙烯、橡胶粉、塑料以及橡塑合金等。
1.1 岩沥青
岩沥青组成主要为饱和分、芳香分、胶质、沥青质及灰分。常见的岩沥青有伊朗岩沥青（IRA）、北美岩沥青（UMRA）、欧洲岩沥青（ERA）、布敦岩沥青（BRA）、青川岩沥青（QCRA）、新疆岩沥青（XRA）。其中，UMRA及BRA储量最多。
岩沥青能够显著提高沥青混合料的抗车辙性能。王知乐
［3］基于IRA性能分析试验得出，基质沥青掺入8%IRA后，软化点提高16.9%，针入度减小36%；韩彪等
［4］对BRA和UMRA改性沥青进行动稳定度试验，当掺量为7%时，两种混合料的动稳定度均超过3 000 次/mm，且随掺量增加持续上升；曾梦澜等
［5］对ERA进行动稳定度试验发现，ERA掺量从0增至20%，沥青混合料动稳定度由1 469 次/mm升至5 526 次/mm，相比基质沥青混合料，增幅达到46%~276%；李侠等
［6］对比不同岩沥青的针入度和延度指标发现，QCRA与XRA相对于UMRA和BRA，软化点更高，但针入度和延度略低。在改善沥青高温性能方面，QCRA更具优势，而XRA对沥青的高温性能改善稍差。尽管不同种类岩沥青的表现存在差异，但它们都能有效提升混合料抵抗车辙变形的能力。
岩沥青中沥青质和胶质的含量较多（
表1）
［7］。当岩沥青加入沥青时，随掺量增加，基质沥青中大分子的比例逐渐增加，导致沥青软化点提高、针入度降低。岩沥青中存在较多极性官能团的杂原子，具有良好的浸润性与较强的自由氧化基抵抗能力，同时拥有丰富独特的孔隙结构，与沥青接触面积较大，可形成较强的吸附效应，从而显著改善沥青的高温流变性能。因此，岩沥青的加入有利于提高沥青的高温稳定性，改善沥青混合料的抗车辙能力。作为石油类矿物经长期地质作用形成的天然沥青，相较于大多数聚合物改性剂，岩沥青与基质沥青具有更好的相容性，不易出现离析现象，但岩沥青改性沥青轻质组分含量较少，导致低温抗裂性能较差。
1.2 SBS
苯乙烯‒丁二烯‒苯乙烯（SBS）是一种热塑性嵌段共聚物，也是目前应用广泛的热塑性弹性体。其中，聚苯乙烯链段为硬段，形成物理交联区，赋予材料足够的强度，聚丁二烯链段形成软链段，使材料呈现高弹性。
在60 ℃/0.7 MPa车辙试验条件下，SBS改性沥青混合料的动稳定度大于5 000 次/mm，远高于普通沥青混合料
［8］。相较于基质沥青，SBS改性沥青针入度降低，软化点、黏度和延度提高。这表明苯乙烯能够有效增强改性沥青的硬度，显著提升其高温稳定性。使用SBS处理沥青混合料回收料（RAP），能有效改善再生沥青混合料的硬度和高温抗变形能力，但会削弱其低温抗裂性
［9］。
SBS作为抗车辙剂掺入沥青后，当环境温度处于聚丁二烯和聚苯乙烯的玻璃化转变温度之间时，聚丁二烯嵌段呈现高弹性，并与沥青的轻质组分相互作用产生溶胀，导致胶质及沥青质的相对含量增加；同时，聚苯乙烯嵌段通过物理交联形成节点，使SBS在沥青中形成空间三维网络结构，增强沥青的弹性和强度，改善其高温稳定性。
SBS掺量过度，导致沥青离析加剧，黏度显著上升，因此选择合适的SBS掺量极为重要。当SBS掺量为4%时，沥青的路用性能表现优异。在重载交通、高车辆密度等不利环境条件下，需使用SBS含量超过4%的改性沥青或高模量改性沥青。王瑞林等
［10］在30
#基质沥青中掺入5.2%的SBS制备高模量改性沥青，发现沥青混合料不仅在15 ℃和40 ℃时的动态模量显著高于5%SBS改性沥青混合料，并且60 ℃动稳定度也远高于后者。但高掺量SBS改性沥青存在施工能耗高、污染排放大等问题；郭永佳等
［11］研发的长链高分子脂肪烃（蜡类温拌材料）能在降低高掺量SBS改性沥青施工温度的同时保障混合料性能。SBS虽能有效改善沥青混合料的抗车辙能力，但其与沥青在分子结构、化学组成等方面存在差异，二者的相容性较差。添加相容剂可有效改善SBS与沥青的相容性，进一步提升混合料的路用性能。含芳烃的相容剂能与SBS中芳香烃部分相互作用，有助于SBS在沥青中更好地溶胀和分散，提高沥青的高温稳定性；含芳香分的相容剂能够补充沥青中轻质油分，使SBS改性剂充分溶胀，有助于改善沥青的低温抗裂性；含硫磺类相容剂的SBS改性沥青，其高温稳定性能得到一定改善。将SBS与岩沥青复合制备改性沥青也是优化性能的重要途径，岩沥青能改善SBS与沥青的相容性，强化沥青的高温稳定性，而SBS可弥补岩沥青低温抗裂性的不足。
1.3 橡胶粉
将各种废旧橡胶制品（如废旧轮胎、橡胶管等）加工成橡胶粉再利用已成为当前研究热点。橡胶粉作为一种热固性弹性体，将其添加到沥青中可增加沥青的黏度和软化点，降低其针入度。相较于基质沥青混合料，橡胶粉改性沥青混合料动稳定度提升了44.6%，大大提高了沥青路面的抗车辙性能
［12］。橡胶粉在沥青中均匀分散，形成空间网络结构，限制了分子运动，增强了沥青的稳定性，并且橡胶粉能够吸收沥青中的轻质组分，将其保留在凝胶层中，从而产生溶胀，使得沥青的黏度增大，抵抗变形能力加强。橡胶粉虽能有效提升沥青混合料的抗车辙能力，但因与沥青存在密度、分子结构等性质差异，容易使其在高温储存期间与沥青发生离析。加入橡胶粉可增加沥青黏度，加速沥青的老化及有害气体的排放。
采用复合改性技术与温拌工艺能够优化橡胶粉改性沥青性能：一方面，将橡胶粉与岩沥青复合使用，利用岩沥青中沥青质的强极性和润湿性等特点，可以有效改善橡胶粉与沥青的相容性，抑制其离析；另一方面，在橡胶粉改性沥青中引入温拌剂，可通过降低沥青混合料的生产温度来减少有害气体的排放，进一步提升沥青混合料的抗车辙能力。温拌剂通常分为蜡基、水基和化学表面活性剂基添加剂三大类。Pouranian等
［13］通过研究表面活性剂Evotherm M1和蜡基有机拌和剂Sasobit发现，与温拌剂接触的橡胶粉改性沥青混合料具有更好的车辙性能，但这两种添加剂都对橡胶粉沥青混合料的疲劳和开裂性能产生了负面影响；Akisetty等
［14］认为Sasobit温拌剂主要通过增强沥青的弹性来提高沥青混合料的抗车辙能力；Gui等
［15］采用降黏剂LP和表面活性剂SDYK作为温拌剂制备橡胶粉改性沥青，通过温度扫描、频率扫描和重复蠕变恢复试验发现，在沥青混合料中，含表面活性剂的抗车辙效果优于降黏剂。
1.4 塑料
塑料因低成本、高耐用性和低密度等优势，广泛应用于各领域，但其带来的环境问题日益突出，废塑料资源化利用现已成为重要课题，将废塑料加入沥青混合料可有效改善沥青混合料路用性能。常用的塑料抗车辙剂有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）。
PET是由乙二醇和对苯二甲酸反应生成的半结晶热塑性聚合物，具有较高的机械强度、韧性和耐热性。由动态蠕变试验可知，随着PET掺量增加，沥青混合料的抗车辙能力不断增强
［16］。熔融的PET颗粒改善了沥青与集料之间的黏附力，固体PET颗粒能够吸收动态荷载产生的应力，延缓车辙现象，且粒径越小效果越好。Ziari等
［17］制备PET掺量为0%~1%改性沥青混合料，当沥青含量为5.3%时，沥青混合料具有优异的抗车辙性、低温抗裂性能和抗水损害性能。
PE（聚乙烯）加入沥青后，在高温条件下会部分熔融，增加沥青的整体黏度；同时，PE能够形成空间网络结构，约束沥青中分子的运动并分散应力，有效提高了沥青混合料的抗车辙性能。HDPE和LDPE在密度上存在差异，二者形成的改性沥青在高温和低温性能方面表现不同。HDPE分子间结合紧密，不易与沥青发生溶胀，因此硬度和强度较大；LDPE分子链间相互作用力较小，能够与沥青中的轻质组分产生溶胀，使其具有柔韧、弹性大的特点。因此，HDPE的抗车辙性能优于LDPE，而LDPE具有更强的低温抗裂性。
PP是由单体丙烯通过链增长聚合而成的热塑性聚合物。李琳等
［18］发现，随着废塑料掺量的增加，改性沥青的针入度降低，表明PE和PP均能改善沥青高温性能（
图1）。
由
图1可知：当废塑料掺量大于4%时，PE改性沥青的针入度低于PP改性沥青。因此，当废塑料掺量较高时，PE改性沥青的高温性能更优。将PP加入沥青混合料中时会发生软化，与沥青结合形成交联网状的沥青膜。当温度降低时，聚合物与矿物结构相连恢复固态，增大矿物骨架内部阻力。除此之外，PP与沥青结合时会使其轻质组分发生溶胀，增大沥青质的相对含量，加强高温稳定性
［19］。
PS是一种透明、坚固、不易弯曲的树脂材料。Al‑Mistarehi等
［20］对PS含量不同的沥青试件在不同温度条件下展开试验，探究PS对路面车辙的影响。结果表明：高温环境下沥青混合料抗车辙性能随PS含量增加有所提高，但PS含量超过5%时，可能会使应变增长加快，进而导致永久变形增大。
PET、PE、PP和PS等热塑性塑料有效改善沥青的耐高温性，但仍存在与沥青相容性差、单一塑料改性性能不平衡等问题。将SBS、增黏树脂、废塑料等改性剂按特定掺量与基质沥青进行复合改性，这既能有效解决各组分之间的相容性问题，又能保持各改性剂的性能优势
［21］。
1.5 橡塑合金
橡塑合金（TPE）由塑料和橡胶复合而成，可通过双螺杆挤出法制备橡塑合金改性沥青（ACRMA），能有效提高沥青混合料的抗车辙、抗疲劳等路用性能。
目前，应用较广泛的ACRMA由PE与CR（橡胶粉）复合改性而成。通过双螺杆挤出机的热机械作用，将CR分子链断裂，与PE形成类SBS的“网状交联结构”。加入沥青后，可降低针入度，提高软化点。李宁利等
［22］发现ACRMA混合料的动稳定度较CRMA（胶粉改性沥青混合料）提高22%；Zhang等
［23］采用LDPE与再生CR复合改性沥青，发现LDPE能显著增强沥青的高温稳定性和抗变形能力。CR和LDPE本身具备良好的高温性能，CR通过脱硫降解作用吸收沥青中的轻质组分，而LDPE具有出色的柔软性与延伸性，与CR的耐高温性能相互配合，优化基质沥青的高温流变性能，但ACRMA存在离析和存储稳定性问题。
采用较高的搅拌温度制备终端共混橡胶粉改性沥青，可以改善其存储稳定性，但其高温性能差。SBS的添加，不仅可增强改性沥青的抗车辙和抗水损性能，而且不影响其低温性能
［24］。李骏等
［25］对橡塑合金改性剂进行预处理，其中橡胶粉采用微波辐照处理，塑料通过顺丁烯二酸酐接枝共聚改性，有效提升改性沥青的相容性与储存稳定性；Kumar等
［26］采用废塑料热解油与废旧橡胶粉预混合制备复合改性沥青发现，相较于常规未经处理的废橡胶改性沥青，经预处理后的复合橡胶改性沥青在长期贮存稳定性及抗车辙性能方面表现更优。
岩沥青、SBS、橡胶粉、塑料及橡塑合金等抗车辙剂均能通过吸附轻组分、形成网络结构等物理作用有效提升沥青混合料的高温稳定性，但各类抗车辙剂均存在性能缺陷。如岩沥青低温抗裂性不足、SBS和塑料类改性剂与沥青相容性差、橡胶粉与橡塑合金改性沥青存储稳定性不佳。大多数聚合物改性剂与沥青的相容性较差，改性剂分散不均、长期存储离析，是现阶段核心工艺难题。未来研究需重点突破相容性控制技术，开发高效复合改性体系，优化低能耗、低排放的绿色制备工艺，解决关键技术问题。
2 应用、检测及效果对比
2.1 应用技术
抗车辙剂作为改善沥青路面抗车辙性能的关键材料，其在改性沥青制备中的应用技术主要包括干法和湿法两种。干法工艺分为两大类，一类为改性剂作为骨料的部分替代物引入，再加入沥青拌和，称为骨料替代法；另一类为改性剂直接与热骨料进行混合，形成包裹骨料的薄膜，然后在混合物中加入沥青，称为混合料改性法。骨料替代法通常用于高熔点聚合物，混合物替代法通常用于低熔点聚合物。湿法工艺为改性剂在高温剪切的状态下先与沥青进行混合，再与集料进行混合。通过湿法工艺得到的改性沥青，其性质稳定，但具有能耗高、成本高等问题，并且需要专业的机器和熟练的技术人员。干法工艺不需要特殊设备对热拌设备进行大的调整，所需过程简单、节能、易于操作，利用干法工艺生产改性沥青混合料已成为发展趋势
［27］。
不同抗车辙剂因其材料特性（如矿物含量、熔点等），对干法或湿法工艺的适应性存在显著差异。不同抗车辙剂推荐的施工工艺及依据如
表2所示。
2.2 检测评价
通常采用动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，DSR）、差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）、红外光谱（Infrared Spectroscopy，IR）等进行微观表征，评价抗车辙性能并探究作用机理。
Shi等
［29］通过DSR试验发现QCRA能显著提高沥青混合料的车辙因子；李许峰等
［30］通过IR试验证明SBS与沥青混合时主要为物理共混，无明显的化学变化。结果表明，SBS可有效提高沥青复数剪切模量，降低其相位角。SBS通过提高沥青的软化点和延度、降低其针入度等方式，增强沥青混合料抗车辙能力
［31］。当橡胶粉掺入沥青中时，由DSR检测发现沥青复数剪切模量升高、相位角降低，混合料抗车辙能力提高
［32］。微观分析发现，橡胶粉颗粒被塑料颗粒包裹并分散在沥青中，使改性沥青的硬化效果明显，是改性沥青抗永久变形能力增强的主要原因。与其他热塑性塑料相比，PP改性沥青在70~78 ℃范围内时车辙因子最大（
图3），PP改性沥青混合料的抗车辙性能最佳
［33］。
Peng等
［34］采用DSR、DSC（
图4）等微观表征法将ACRMA与CRMA进行对比。结果表明，ACRMA的复数剪切模量更高，相位角更小，抗车辙能力更好。
通过对ACRMA、CR/PEMA（未预先交联，简单物理共混）、PEMA进行检测，发现其主要在A区和B区有两个吸热峰，A区的吸热峰对应于基质沥青的熔融温度，B区的温度对应于PE熔融和CR降解（约120 ℃）。PEMA和CR/PEMA在A区有明显的吸热峰，而ACRMA在此区域有较弱的吸收峰，说明与其他两种改性剂相比，橡塑合金与沥青形成有效交联结构，能够提高中温稳定性，更有利于抵抗变形。Hong等
［35］通过IR分析得出，沥青在TPE加入前后吸收峰没有显著变化，说明TPE与沥青之间主要为物理共混；马岢言等
［36］通过对ACRMA的复数模量、相位角和车辙因子等高温流变性能指标进行分析，发现CR与LDPE的掺入，能够有效提升基质沥青的高温抗变形能力。
2.3 不同抗车辙剂的改性效果对比
高温稳定性、低温抗裂性等指标是衡量抗车辙剂综合性能的关键。Pandey等
［37］通过DSR和软化点试验发现，PE、PP、PS改性沥青的弹性恢复率和软化点远低于SBS改性沥青，说明其混合料抗车辙能力低于SBS改性沥青混合料。岩沥青改性沥青混合料的抗车辙能力优于SBS改性沥青混合料，但岩沥青的低温抗裂性较差，可与SBS等材料复合改善其低温性能
［38］；马岢言等
［36］通过对橡塑合金和SBS进行DSR检测发现，橡塑合金改性沥青的高温稳定性要优于SBS改性沥青；何伟等
［39］通过小梁弯曲试验证明，橡塑改性沥青混合料的低温抗裂性能优于SBS改性沥青混合料。岩沥青与SBS的复合改性沥青在显著提升高低温性能的同时，通过降低SBS掺量实现了成本优化，充分展现出兼顾性能与经济性的优势；黄卫东等
［40］采用SBS增强橡胶粉改性沥青的性能，SBS的添加明显改善了橡胶粉改性沥青的高温性能，低温性能基本不变，复合改性沥青的疲劳性能优于SBS改性沥青；奚星昊等
［41］通过湿法制备岩沥青/CR复合改性沥青，并进行了高温流变性能和低温抗裂性能测试。该复合改性沥青的高温稳定性和低温抗裂性均得到了显著提升，确定岩沥青及胶粉的最佳掺量分别为12%、19%。从高温稳定性及低温抗裂性表现来看，复合材料改性剂展现出较好的效果。
3 结语
单一抗车辙剂虽可改善沥青高温抗变形能力，但均存在一定局限，难以兼顾高低温性能与长期路用耐久性。
复合改性技术能够有效弥补单一改性材料的局限性：将岩沥青、SBS等刚性组分与橡胶粉、塑料等柔性组分复配协同，可同步优化沥青的高温稳定性与低温抗裂性能，改善改性体系相容性。例如，岩沥青/SBS复合改性可在提升高温稳定性的同时，解决低温易脆裂问题；橡胶粉/塑料复合既能增强混合料抗车辙能力，又可实现固废资源化利用；SBS/CR复合则能够进一步提升改性沥青的耐久性。施工工艺层面，可结合各类改性剂矿物掺量、熔点等材料特性，择优选用干法或湿法工艺，同时引入微波预处理、温拌沥青等辅助技术，改善改性组分在沥青中的分散性，降低拌和能耗，提升改性沥青储存稳定性。现阶段该领域仍存在诸多瓶颈：多组分复合改性体系的界面交互作用与协同作用机理不明确；相容性调控配套工艺尚未成熟；固废基改性材料规模化工程应用程度偏低；各类绿色低碳改性技术的现场适配性与长期路用表现仍缺少充足验证。
未来研究可重点围绕三方面开展：其一，深入剖析多组分复合改性体系的界面演化规律与协同作用机制，为改性材料配比设计提供理论依据；其二，推动绿色低碳可持续技术集成，如推动固体废物高值化利用与低碳工艺的集成，通过发展精准微波预处理与低温拌和技术，提升物料相容性与环境效益；其三，建立兼顾路用性能、耐久性、环境效益的多维度统一评价标准，拓展改性抗车辙材料在自修复路面、重载道路等特殊场景下的多功能应用，推动沥青路面抗车辙改性技术朝着高效耐久、低碳环保的方向发展。
京公网安备11010202008535号
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