瀝青是一種成分比較複雜的無定型高分子化合物，其作為築路材料的應用由來已久，早在公元前600年，古巴比倫王國鋪築了人類歷史上第一條瀝青路面。無論是基質瀝青還是改性瀝青通常均由工廠以液體形式進行供應。液體瀝青運輸需藉助專用罐車和輪船，並配有加熱、保溫設備以防止瀝青在使用前凝固於運輸設備中。高溫的儲運環境加上遇明火、高熱易燃的性質，使得液體瀝青在運輸過程中極易發生洩漏、火災、燙傷等安全事故。如能將瀝青製備成顆粒狀，由高溫液體儲運變為固體顆粒間的運輸將會極大提高運輸經濟性和安全性。
目前，國內生產瀝青粉或細微顆粒的典型方法有：預處理提高瀝青軟化點，採用幹法或溼法機械粉碎；冷凍瀝青以提高其脆性，而後進行機械粉碎；熱噴法生產瀝青粉等。關於瀝青的顆粒化研究，於紅濤、劉智強等曾將脫油的硬瀝青進行造粒試驗並進行了相關工藝的探討。範勐等應用重油梯級分離耦合萃餘殘渣噴霧造粒技術將瀝青直接噴霧造粒為瀝青粉。林小鵬等採用氣流粉碎法制備粉狀瀝青。
道路用石油瀝青由於自身模量、軟化點相對較低使得其顆粒成型較為困難。硬質瀝青作為基質瀝青的一種，具有高黏度和高模量的特性，其在法國等歐洲國家應用相對成熟，可提高路面中下面層的模量，有效減輕瀝青路面的車轍問題。如果能將硬質瀝青進行顆粒化成型，將其用於傳統基質瀝青的部分替代和改性，可為提高路面鋪設經濟性和環保性做出貢獻。
硬質瀝青性能與顆粒成型工藝
硬質瀝青相關性能
硬質瀝青材料性能。可見硬質瀝青的高溫性能良好但低溫延度結果並不理想。延度結果主要反映瀝青的塑性變形能力，其是否能夠準確評價瀝青材料的低溫性能一直飽受爭議。將瀝青的勁度模量和鬆弛性能作為評價瀝青低溫性能的核心指標，為更深入地考察硬質瀝青的低溫性能，對其進行低溫彎曲流變儀試驗。
試驗結果顯示，在測試溫度為-18℃的條件下，硬質瀝青S為265MPa，滿足S≤300MPa的要求；m為0.297，不滿足≥0.3的要求。m值越小，表示瀝青結合料隨應力作用時間的增長變形越慢，反映路面更易產生裂縫。由此說明在最低氣溫為-28℃的地區硬質瀝青不能用於其路面鋪設。硬質瀝青在-12℃BBR的結果滿足要求，說明其能滿足-22℃地區的低溫鋪築要求。
硬質瀝青混合料性能。與瀝青材料性能相比，瀝青混合料的性能指標更能反映其路用性能的優劣。為此對硬質瀝青進行混合料的相關試驗，採用AC-20型瀝青混合料，結果顯示硬質瀝青混合料性能滿足規範要求。
硬質瀝青成型工藝
鑑於瀝青材料自身熱塑性流體的性質，為得到均質穩定的瀝青顆粒，熔融造粒工藝不失為一個可選方案。熔融造粒是將物料熔融後，通過造粒裝置由冷媒（空氣或水）接觸，由於表面張力的作用，冷卻凝固成粒、片、塊狀的固體物料。此法的典型代表是鋼帶冷凝造粒法，通過布料器將熔融物均布在勻速移動的鋼帶上，在鋼帶下方設冷水噴淋裝置，使鋼帶上物料固化成型。產品形式為半球狀、條狀、片狀，適用於熔點低於250℃的物質。鋼帶是物料滴落冷卻成顆粒的載體，噴嘴向鋼帶背面噴灑冷卻水，通過鋼帶與產品間的熱交換，使熔融物料冷卻成固體顆粒。顆粒冷卻固化時間主要與鋼帶背面噴冷卻水效果、水溫、鋼帶速度及顆粒周圍空氣的溫度、產品的熔點及其他物理性質有關，通常由試驗確定。採用此法對瀝青顆粒成型工藝進行研究，最終確定對硬質瀝青造粒工藝參數：布料器溫度比其熔點高10℃～20℃，導熱油溫度較其熔點高出20℃～30℃，冷卻水溫度在10℃以下最佳。
瀝青顆粒隔離措施
防黏措施與工藝
試驗中發現成型後的瀝青顆粒容易在高溫下出現顆粒間彼此黏結的現象。黏性顆粒的基本特徵就是顆粒之間易聚集成團狀物，稱自然團聚。為防止成型後瀝青顆粒間的黏結團聚現象，擬通過配方調節和工藝調節進行改善。
配方調節。熔融液的表面張力通常取決於該種物料的成粒性。當熔融液的表面張力大於它所接觸到的固體表面的臨界表面張力時，熔融液才有成粒的可能。熔融液的表面張力越大，成粒的可能性就越大，否則就越小。熔融液的冷凝固化實質上是結晶的過程。鑑於此預處理時在瀝青中加入一些不使其性質發生改變的添加劑，增大瀝青的表面張力，使瀝青易於造粒，且增強了粒子的強度並使顆粒不易彼此黏結。
工藝調節。工藝中可以將聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等臨界表面張力較小的物質覆蓋在鋼帶表面，降低固體表面的臨界表面張力，亦可實現使熔融液易於成粒且防止黏結的目的。
加入添加劑的目的，是為了使固-液兩相間的表面張力發生變化，即提高熔融液的表面張力，降低冷卻帶的臨界表面張力，最終使瀝青滴在冷卻帶表面不擴展，而是以規則、均勻的滴狀被冷卻固化。同時加入的添加劑必須不影響瀝青的基本性能，最好能對其進行改性。
為避免成型後瀝青顆粒的彼此黏結，需對其輔以隔離措施。隔離材料對隔離效果、方式及瀝青性能均有影響，因此選取合適的材料至關重要。PEG是一種具有水溶性的高分子化合物，在一定溫度下發生熔融，具有吸收、儲存熱量並保持溫度恆定的特性，是一種常用的相變材料。彭瑩、李文虎等曾對不同PEG體系改性瀝青進行相關研究。PVC粉是一種乙烯基聚合物，為無定形結構的白色粉末，工業級的PVC主要是非晶態結構，在80℃～85℃開始軟化。熊子佳等曾對廢舊PVC改性瀝青混合料的路用性能進行研究。
隔離措施對瀝青性能的影響
PEG和PVC是兩種不同隔離裹覆方式的典型代表，為此選取上述兩種材料作為瀝青顆粒的隔離改性材料。應用中可以將其直接加入到熔融的瀝青中造粒，或裹覆於成型後的顆粒瀝青表面。為更好地檢驗效果，採用後者隔離方式。試驗中發現裹覆後的硬質瀝青顆粒可在50℃的環境下保持顆粒完好，不發生黏結現象。由此可見PEG和PVC一定程度上可作為隔離材料防止瀝青顆粒的黏結。隔離措施對防止顆粒黏結的檢驗較為直觀，但隔離添加劑對瀝青性能的影響需要試驗研究，為此將兩者分別添加到硬質瀝青中考察其對瀝青性能的影響。
瀝青中的四組分排布總體遵循現代膠體模型，即瀝青質為核心，膠質包裹瀝青質，而後是芳香分和飽和分。瀝青的化學組成與其能否形成穩定的膠體分散體系有著密切的關係，為此對硬質瀝青進行了四組分分析。膠質是瀝青的擴散劑和膠溶劑；瀝青質是瀝青中分子量最大成分、最複雜的物質，對體系的穩定性起著重要作用；飽和分與芳香分為分散介質，起著與外摻改性劑相容的作用。與常規石油瀝青不同，硬質瀝青中瀝青質含量比普通瀝青高，並且有相當多高濃度的膠質保護形成膠團，使得硬質瀝青中的飽和分與芳香分含量相對不高，導致外摻改性劑不易與硬質瀝青相容並分散均勻。
可見兩種添加劑仍以顆粒狀態存在於硬質瀝青中，並沒有與瀝青充分相容。為對比PEG和PVC在瀝青中的分佈狀態，將兩者分別加入到基質瀝青（加德士70號）中進行對比。並無明顯顆粒狀物質出現，可見兩種添加劑均能夠與基質瀝青很好相容。結合兩種瀝青的化學組成對此進行解釋。基質瀝青中輕組分（飽和分＋芳香分）和重組分（膠質＋瀝青質）含量分別為52.6%和４7.４%，硬質瀝青中輕、重組分含量分別為４1.2%和58.8%，可見較少的輕組分含量使得外摻改性劑相對不易在硬質瀝青中分散均勻。
前述試驗已證實PEG和PVC有助於防止瀝青顆粒間的黏結，但其對瀝青微觀性能的影響尚不明確。紅外光譜分析是瀝青及聚合物化學研究中的常用方法，為此筆者對PEG和PVC改性後的硬質瀝青進行紅外分析，以期探究兩種物質是否會對硬質瀝青進行化學改性。
硬質瀝青和PEG改性硬質瀝青的最強譜帶和肩峰基本一致，分別為2921.827ｃm-1和28４8.731ｃm-1；次強譜帶和肩峰分別為1４55.330ｃm-1和1377.665ｃm-1；鄰峰1606.091ｃm-1。在指紋區略有差別，PEG改性瀝青中在1113.39ｃm-1出現新的特徵峰，並將原硬質瀝青中1158.83ｃm-1處峰遮蓋，新特徵峰的出現說明聚醚已順利接枝到瀝青中，證實PEG會對硬質瀝青進行改性。
PVC改性硬質瀝青的紅外譜圖與硬質瀝青譜圖基本一致，沒有特徵峰的出現和消失，吸收峰位置和強度也基本相同。可見PVC未對硬質瀝青官能團造成顯著變化。
結語
（1）鋼帶冷凝造粒法作為熔融造粒法的典型代表，適用於硬質瀝青類物質的顆粒化成型。溫度對成型工藝的影響最為顯著，對於硬質瀝青的造粒，布料器溫度高於熔點10℃～20℃，導熱油溫度高於熔點20℃～30℃為宜。
（2）為防止成型後瀝青顆粒的黏結，可從提高熔融液的表面張力和降低冷卻帶的臨界表面張力兩方面考慮。PEG和PVC作為兩種不同隔離裹覆方式的典型代表，可作為隔離材料防止瀝青顆粒的黏結。
（3）SEM圖顯示，與70號瀝青相比，PEG和PVC難於在硬質瀝青內分散均勻，這與硬質瀝青中相對低的飽和分與芳香分含量有關。FTIR結果顯示，醚基的出現顯示PEG對硬質瀝青進行了化學改性，而PVC未對硬質瀝青進行化學改性。
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