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沥青是一种成分比较复杂的无定型高分子化合物，其作为筑路材料的应用由来已久，早在公元前年，古巴比伦王国铺筑了人类历史上第一条沥青路面。无论是基质沥青还是改性沥青通常均由工厂以液体形式进行供应。液体沥青运输需借助专用罐车和轮船，并配有加热、保温设备以防止沥青在使用前凝固于运输设备中。高温的储运环境加上遇明火、高热易燃的性质，使得液体沥青在运输过程中极易发生泄漏、火灾、烫伤等安全事故。如能将沥青制备成颗粒状，由高温液体储运变为固体颗粒间的运输将会极大提高运输经济性和安全性。
目前，国内生产沥青粉或细微颗粒的典型方法有：预处理提高沥青软化点，采用干法或湿法机械粉碎；冷冻沥青以提高其脆性，而后进行机械粉碎；热喷法生产沥青粉等。关于沥青的颗粒化研究，于红涛、刘智强等曾将脱油的硬沥青进行造粒试验并进行了相关工艺的探讨。范勐等应用重油梯级分离耦合萃余残渣喷雾造粒技术将沥青直接喷雾造粒为沥青粉。林小鹏等采用气流粉碎法制备粉状沥青。
道路用石油沥青由于自身模量、软化点相对较低使得其颗粒成型较为困难。硬质沥青作为基质沥青的一种，具有高黏度和高模量的特性，其在法国等欧洲国家应用相对成熟，可提高路面中下面层的模量，有效减轻沥青路面的车辙问题。如果能将硬质沥青进行颗粒化成型，将其用于传统基质沥青的部分替代和改性，可为提高路面铺设经济性和环保性做出贡献。
硬质沥青性能与颗粒成型工艺
硬质沥青相关性能
硬质沥青材料性能。可见硬质沥青的高温性能良好但低温延度结果并不理想。延度结果主要反映沥青的塑性变形能力，其是否能够准确评价沥青材料的低温性能一直饱受争议。将沥青的劲度模量和松弛性能作为评价沥青低温性能的核心指标，为更深入地考察硬质沥青的低温性能，对其进行低温弯曲流变仪试验。
试验结果显示，在测试温度为-18℃的条件下，硬质沥青S为MPa，满足S≤MPa的要求；m为0.，不满足≥0.3的要求。m值越小，表示沥青结合料随应力作用时间的增长变形越慢，反映路面更易产生裂缝。由此说明在最低气温为-28℃的地区硬质沥青不能用于其路面铺设。硬质沥青在-12℃BBR的结果满足要求，说明其能满足-22℃地区的低温铺筑要求。
硬质沥青混合料性能。与沥青材料性能相比，沥青混合料的性能指标更能反映其路用性能的优劣。为此对硬质沥青进行混合料的相关试验，采用AC-20型沥青混合料，结果显示硬质沥青混合料性能满足规范要求。
硬质沥青成型工艺
鉴于沥青材料自身热塑性流体的性质，为得到均质稳定的沥青颗粒，熔融造粒工艺不失为一个可选方案。熔融造粒是将物料熔融后，通过造粒装置由冷媒（空气或水）接触，由于表面张力的作用，冷却凝固成粒、片、块状的固体物料。此法的典型代表是钢带冷凝造粒法，通过布料器将熔融物均布在匀速移动的钢带上，在钢带下方设冷水喷淋装置，使钢带上物料固化成型。产品形式为半球状、条状、片状，适用于熔点低于℃的物质。钢带是物料滴落冷却成颗粒的载体，喷嘴向钢带背面喷洒冷却水，通过钢带与产品间的热交换，使熔融物料冷却成固体颗粒。颗粒冷却固化时间主要与钢带背面喷冷却水效果、水温、钢带速度及颗粒周围空气的温度、产品的熔点及其他物理性质有关，通常由试验确定。采用此法对沥青颗粒成型工艺进行研究，最终确定对硬质沥青造粒工艺参数：布料器温度比其熔点高10℃～20℃，导热油温度较其熔点高出20℃～30℃，冷却水温度在10℃以下最佳。
沥青颗粒隔离措施
防黏措施与工艺
试验中发现成型后的沥青颗粒容易在高温下出现颗粒间彼此黏结的现象。黏性颗粒的基本特征就是颗粒之间易聚集成团状物，称自然团聚。为防止成型后沥青颗粒间的黏结团聚现象，拟通过配方调节和工艺调节进行改善。
配方调节。熔融液的表面张力通常取决于该种物料的成粒性。当熔融液的表面张力大于它所接触到的固体表面的临界表面张力时，熔融液才有成粒的可能。熔融液的表面张力越大，成粒的可能性就越大，否则就越小。熔融液的冷凝固化实质上是结晶的过程。鉴于此预处理时在沥青中加入一些不使其性质发生改变的添加剂，增大沥青的表面张力，使沥青易于造粒，且增强了粒子的强度并使颗粒不易彼此黏结。
工艺调节。工艺中可以将聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等临界表面张力较小的物质覆盖在钢带表面，降低固体表面的临界表面张力，亦可实现使熔融液易于成粒且防止黏结的目的。
加入添加剂的目的，是为了使固-液两相间的表面张力发生变化，即提高熔融液的表面张力，降低冷却带的临界表面张力，最终使沥青滴在冷却带表面不扩展，而是以规则、均匀的滴状被冷却固化。同时加入的添加剂必须不影响沥青的基本性能，最好能对其进行改性。
为避免成型后沥青颗粒的彼此黏结，需对其辅以隔离措施。隔离材料对隔离效果、方式及沥青性能均有影响，因此选取合适的材料至关重要。PEG是一种具有水溶性的高分子化合物，在一定温度下发生熔融，具有吸收、储存热量并保持温度恒定的特性，是一种常用的相变材料。彭莹、李文虎等曾对不同PEG体系改性沥青进行相关研究。PVC粉是一种乙烯基聚合物，为无定形结构的白色粉末，工业级的PVC主要是非晶态结构，在80℃～85℃开始软化。熊子佳等曾对废旧PVC改性沥青混合料的路用性能进行研究。
隔离措施对沥青性能的影响
PEG和PVC是两种不同隔离裹覆方式的典型代表，为此选取上述两种材料作为沥青颗粒的隔离改性材料。应用中可以将其直接加入到熔融的沥青中造粒，或裹覆于成型后的颗粒沥青表面。为更好地检验效果，采用后者隔离方式。试验中发现裹覆后的硬质沥青颗粒可在50℃的环境下保持颗粒完好，不发生黏结现象。由此可见PEG和PVC一定程度上可作为隔离材料防止沥青颗粒的黏结。隔离措施对防止颗粒黏结的检验较为直观，但隔离添加剂对沥青性能的影响需要试验研究，为此将两者分别添加到硬质沥青中考察其对沥青性能的影响。
沥青中的四组分排布总体遵循现代胶体模型，即沥青质为核心，胶质包裹沥青质，而后是芳香分和饱和分。沥青的化学组成与其能否形成稳定的胶体分散体系有着密切的关系，为此对硬质沥青进行了四组分分析。胶质是沥青的扩散剂和胶溶剂；沥青质是沥青中分子量最大成分、最复杂的物质，对体系的稳定性起着重要作用；饱和分与芳香分为分散介质，起着与外掺改性剂相容的作用。与常规石油沥青不同，硬质沥青中沥青质含量比普通沥青高，并且有相当多高浓度的胶质保护形成胶团，使得硬质沥青中的饱和分与芳香分含量相对不高，导致外掺改性剂不易与硬质沥青相容并分散均匀。
可见两种添加剂仍以颗粒状态存在于硬质沥青中，并没有与沥青充分相容。为对比PEG和PVC在沥青中的分布状态，将两者分别加入到基质沥青（加德士70号）中进行对比。并无明显颗粒状物质出现，可见两种添加剂均能够与基质沥青很好相容。结合两种沥青的化学组成对此进行解释。基质沥青中轻组分（饱和分＋芳香分）和重组分（胶质＋沥青质）含量分别为52.6%和４7.４%，硬质沥青中轻、重组分含量分别为４1.2%和58.8%，可见较少的轻组分含量使得外掺改性剂相对不易在硬质沥青中分散均匀。
前述试验已证实PEG和PVC有助于防止沥青颗粒间的黏结，但其对沥青微观性能的影响尚不明确。红外光谱分析是沥青及聚合物化学研究中的常用方法，为此笔者对PEG和PVC改性后的硬质沥青进行红外分析，以期探究两种物质是否会对硬质沥青进行化学改性。
硬质沥青和PEG改性硬质沥青的最强谱带和肩峰基本一致，分别为.ｃm-1和28４8.ｃm-1；次强谱带和肩峰分别为1４55.ｃm-1和.ｃm-1；邻峰.ｃm-1。在指纹区略有差别，PEG改性沥青中在.39ｃm-1出现新的特征峰，并将原硬质沥青中.83ｃm-1处峰遮盖，新特征峰的出现说明聚醚已顺利接枝到沥青中，证实PEG会对硬质沥青进行改性。
PVC改性硬质沥青的红外谱图与硬质沥青谱图基本一致，没有特征峰的出现和消失，吸收峰位置和强度也基本相同。可见PVC未对硬质沥青官能团造成显著变化。
结语
（1）钢带冷凝造粒法作为熔融造粒法的典型代表，适用于硬质沥青类物质的颗粒化成型。温度对成型工艺的影响最为显著，对于硬质沥青的造粒，布料器温度高于熔点10℃～20℃，导热油温度高于熔点20℃～30℃为宜。
（2）为防止成型后沥青颗粒的黏结，可从提高熔融液的表面张力和降低冷却带的临界表面张力两方面考虑。PEG和PVC作为两种不同隔离裹覆方式的典型代表，可作为隔离材料防止沥青颗粒的黏结。
（3）SEM图显示，与70号沥青相比，PEG和PVC难于在硬质沥青内分散均匀，这与硬质沥青中相对低的饱和分与芳香分含量有关。FTIR结果显示，醚基的出现显示PEG对硬质沥青进行了化学改性，而PVC未对硬质沥青进行化学改性。
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