天然沥青改性的机理在于“通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化等措施，改善沥青或沥青混合料的某些性能，从而提高沥青路面的使用性能，延长路面的使用寿命”。常用的改性剂为高聚物改性剂，如SBS、BSR、PE、EVA等。
在20世纪60年代就开始使用硫磺改性的渣油进行路段的试验铺筑。但由于当时我国交通发展停滞落后，对改性沥青的应用和研究发展缓慢。进入20世纪80年代以后，特别是上世纪90年代以来，随着公路的进化尤其是高速公路的蓬勃发展，我国改性沥青技术得到了广泛的应用。 鉴于改性沥青其出色的技术和经济性能，使其在道路工程上大规模的应用，因此改性沥青有很强的工程适用性。 从国内外的使用经验可以发现，优质的改性沥青能改善沥青混合料的路用性能，有效的延缓或防止路面损坏的发生，从而延长了路面的使用时间。
改性沥青的分类:
从改性沥青的概念可以得出，制备改性沥青的方法有两种：一种是化学方式的改性，另一种是物理方式的改性。现阶段我国道路施工使用的改性沥青设备，大部分采用现场加工的方式，属于物理方式改性。
关于改性沥青的分类目前并没有统一的标准。从广义划分，根据目的不同所采取的改性沥青和改性沥青混合料技术可以分成如下几种：
一、掺加改性剂的改性沥青，改性剂可以改善力学性能、改善粘附性、改善耐老化性。改善力学性能可以提高材料的高温稳定性、抗疲劳性、抗低温性等特征。 而改善力力学性能部分主要又分为橡胶类（如SBR、EDFM）、热塑性橡胶类（如SBS）、热塑性树脂类（如PE、EVA）。
物理改性分为三类：矿物填料（如碳黑、硫磺、石棉、木质纤维等）、玻璃纤维格栅、废橡胶粉。
调和沥青。一般调和沥青掺假天然沥青，如湖沥青、岩石沥青、海底沥青等。
通过沥青工艺制造的改性沥青。包括半氧化沥青、泡沫沥青等。
热塑性橡胶类
热塑性弹性体就是一般所说的热塑性橡胶类改性剂，主要是苯乙烯类嵌段共聚物，如苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯（SE/BS）、苯乙烯-异戊二稀-苯乙烯（SIS）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）等嵌段共聚物，由于它同时拥有树脂和橡胶两类改性沥青的性质与结构，故也称为橡胶树脂类。SBS由于具有良好的弹性（裂缝的自愈性和变形的自恢复性），既能提高沥青的低温抗裂性，增强沥青与石料间的粘附性，，同时能改善沥青的高温稳定性，因此己成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，常用于路面沥青混合料。SE/SB则用于抗氧化、抗高温变形要求高的层面和路面，SIS主要用于热熔性粘结料。
树脂类即热塑性树脂
如无规聚丙烯（APP）、聚氯乙稀（PVC）、聚苯乙烯（PS）、乙烯一乙酸乙烯酷共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）、聚酞胺等。该类改性剂主要提高沥青的高温性能，但与石料的粘附性较差。
橡胶类
橡胶类的改性剂包括乙丙橡胶（EPDM）、丙稀睛丁二烯共聚物（ABR）、异丁稀异戊二稀共聚物（IRI）、苯乙烯异戊二稀橡胶（SRI）、丁苯橡胶S（BR）、丁二苯橡胶（BR）、氯丁橡胶C（R）、天然橡胶N（R）、异戊二稀（IR）等，还有氟橡胶（FR）硅橡胶（SR）等等。其中SBR是世界上应用最广泛的改性剂之一， 尤为常见的是它以胶乳形式的使用。氯丁橡胶（CR）具有极性，常掺入煤沥青中使用，已成为煤沥青的改性剂。该类改性剂主要能改善沥青的低温性能，提高沥青的低温抗裂性，适用于北方寒冷地区气候。
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