裂缝是沥青路面的主要病害之一,裂缝的存在不仅影响行车的舒适性和安全性,而且路表雨水通过裂缝渗入基层,还将大大削弱路基的强度和稳定性,使沥青路面受到更严重的破坏。目前通常采用聚合物改性沥青灌缝材料对裂缝进行修补,但是现有的裂缝修补材料与旧油面之间的低温粘结力较低、低温柔性和耐久性较差,在路面低温收缩时容易出现修补材料与旧路面剥离脱落,重新产生裂缝,特别是在气候寒冷、紫外线强的地区,沥青路面的裂缝需要年年修补。本文通过对SBS接枝改性显著提高了SBS改性沥青的粘结性、低温柔韧性,并借助于有机化蒙脱土进一步改善了SBS改性沥青的耐老化性能,制备出了性能优良的SBS改性沥青灌缝材料。主要研究成果如下:采用溶液聚合法制备了不同接枝率(GD)的马来酸酐接枝SBS(MAH-g-SBS)、丙烯酸接枝SBS(AA-g-SBS)和甲基丙烯酸甲酯接枝SBS(MMA-g-SBS)改性剂,通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)对接枝产物结构进行表征。以接枝SBS作为改性剂,制得了不同接枝率的接枝SBS改性沥青灌缝材料,研究了接枝率对接枝SBS改性沥青灌缝材料的物理性能、力学性能、微观结构以及老化性能的影响。研究结果表明,随着接枝率的增大,三种接枝SBS改性沥青灌缝材料的低温柔韧性和弹性恢复都得到显著的提高。同时,MAH-g-SBS提高了改性沥青灌缝材料的软化点、粘度及针入度,MMA-g-SBS和AA-g-SBS改性沥青灌缝材料随接枝率的增大,软化点和粘度稍有下降。力学性能测试表明MAH、AA、MMA对SBS接枝后,均能显著提高SBS改性沥青灌缝材料与旧路面之间的粘结强度,拉伸强度和低温柔韧性也得到不同程度的提高。长期热氧老化试验、薄膜烘箱老化试验(TFOT)、压力老化试验(PAV)和长期紫外老化试验(UV)对接枝SBS改性沥青灌缝材料抗老化性能的研究结果表明,三种接枝SBS改性沥青的抗老化性能均有一定程度的改善,其中MAH-g-SBS改性沥青灌缝材料抗老化性能最好。这是由于接枝过程中,MAH、AA、MMA与SBS中的双键发生化学反应,减少了SBS中的C=C双键数量,避免了SBS在热氧作用下的断链降解,因而提高了接枝SBS改性沥青灌缝材料的耐老化性;而MAH在SBS分子链上以单分子接枝为主,相同接枝率时MAH-g-SBS中的双键最少,故其耐老化性最好。以物理性能和抗老化性优良的MAH-g-SBS改性沥青灌缝材料为基础,分别加入抗氧化剂、紫外吸收剂和有机化蒙脱土来进一步提高灌缝材料的耐热氧和光氧老化性能,结果表明抗氧化剂和紫外线吸收剂对耐老化性有一定的改善作用,而有机化蒙脱土的改善作用最为有效。X射线衍射(XRD)测试结果表明,有机化蒙脱土与SBS改性沥青形成了剥离结构的纳米复合材料。剥离的有机化蒙脱土片层均匀地分散在SBS改性沥青中,有效地阻止或减缓了氧气在沥青中的扩散,减少了SBS和沥青分子链受攻击的几率,从而改善了SBS改性沥青灌缝材料的耐热氧和光氧老化性能。参照国外试验规范和国内相关的试验方法对制备的高性能SBS改性沥青灌缝材料的性能进行了评价,试验结果和实际工程应用均表明所制备的灌缝材料具有优良的粘结性、低温柔韧性和耐老化性。