SBS摻量對改性瀝青技術(shù)指標的影響

仇小年 曹 貴 馮新玉

(甘肅路橋建設(shè)集團養(yǎng)護科技有限責任公司，甘肅 蘭州730030)

1 引言

近年來國內(nèi)部分建設(shè)項目中強制要求使用星型改性劑并且摻量不低于4.5%[1]，而這一要求在現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中沒有明確，并且部分學(xué)者通過研究認為低劑量SBS改性瀝青混合料基本可達到普通改性瀝青混合料的性能指標，而其經(jīng)濟-性能指標則優(yōu)于普通改性瀝青[2]。因此，探究SBS摻量對改性瀝青技術(shù)指標的影響規(guī)律，對實現(xiàn)項目級的改性瀝青生產(chǎn)具有重要意義。

2 原材料與實驗方案

2.1 主要原材料

本研究選用的瀝青為韓國SK-90號瀝青和殼牌瀝青，改性劑為岳陽石化生產(chǎn)的1301-1線型改性劑和燕山石化出產(chǎn)的4303星型改性劑以及獨山子石化出產(chǎn)的星型T161B和線型1320-115改性劑，糠醛抽出油為山東大山出產(chǎn)，穩(wěn)定劑為甘肅路橋建設(shè)集團養(yǎng)護科技有限公司自主研發(fā)的“兆力牌”。

2.2 基質(zhì)瀝青

基質(zhì)瀝青為韓國SK-90號瀝青和殼牌-90號瀝青。

2.3 改性瀝青制作工藝

將瀝青和糠醛抽出油混合，快速升溫至180℃左右，加入改性劑，隨后保持溫度在180-190℃之間，剪切速率在5500r/min，剪切30分鐘，加入穩(wěn)定劑，再剪切5分鐘，放在烘箱里，置于175℃下發(fā)育2小時，隨后測量各項性能。對于星型改性劑，改性較為困難，所以剪切溫度控制在200℃左右，剪切時間在50分鐘左右。

3 結(jié)果分析

3.1 SBS摻量對SK瀝青的影響分析

1）SBS摻量對SK瀝青軟化點的影響分析

圖1 軟化點隨改性劑劑量變化圖

由韓國SK瀝青在各個改性劑改性后不同摻量與軟化點的關(guān)系曲線圖1可知，改性瀝青的軟化點隨著改性劑劑量的增加呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢，在劑量達到4.0%時，上升的速度放緩，而當劑量超過4.4%以后，增長的幅度基本不大。同時星型改性劑改性效果比較明顯，軟化點得到顯著提升，且在劑量較低時軟化點就有比較明顯的升高；而線型改性劑的軟化點提升幅度要比星型的差。

2）SBS摻量對SK瀝青針入度的影響分析

圖2 針入度隨改性劑劑量變化圖

由韓國SK瀝青在各個改性劑改性后不同摻量與針入度的關(guān)系曲線圖2可知，改性瀝青的針入度隨著改性劑劑量的增大，出現(xiàn)了一些波動，1320-115和T161B的針入度在改性劑劑量升到4.0%時出現(xiàn)下降，隨后在4.4%時又出現(xiàn)了升高，隨后又降低。而1301-1和4303改性劑的針入度變化則剛好相反，表明改性劑對瀝青針入度的影響比較大。這是由于SBS改性劑在瀝青中的分布發(fā)生了變化，在改性劑劑量較小時，SBS呈現(xiàn)為分散相，但隨著改性劑劑量的進一步增大，改性劑在瀝青中的分布由分散相變?yōu)榱诉B續(xù)相，導(dǎo)致改性瀝青整體的相態(tài)發(fā)生了變化，使得整體的吉布斯自由能變小，從而使改性瀝青的針入度發(fā)生了變化。

3）SBS摻量對SK瀝青延度的影響分析

由韓國SK瀝青在各個改性劑改性后不同摻量與延度的關(guān)系曲線圖3中可以發(fā)現(xiàn)，改性劑對改性瀝青低溫延度的影響比較大，此時星型和線型的差別就比較明顯的呈現(xiàn)出來。對于線型改性劑而言，低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，劑量在4.4%時其延度達到最大值，但在劑量增大到4.8%的時候，低溫延度反而減小，表明并非改性劑劑量越大其低溫延度也越大。這說明低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，存在著一定的范圍。微觀顯示為改性劑劑量的持續(xù)增大，使改性劑在瀝青中由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，分子之間變得更加的致密，導(dǎo)致分子之間的運動變得困難，最終使改性瀝青的低溫延度變小。

圖3 延度隨改性劑劑量變化圖

但是對于星型改性劑而言，隨著改性劑劑量的增大，其低溫延度并沒有較大的改變。這是因為星型改性劑特殊的四臂星型結(jié)構(gòu)使改性劑之間較為致密，分子之間的相對滑動較為困難，所以低溫延度顯得較小。在劑量增大的時候，這種分子間的相對滑動并沒有多大的改善，所以低溫延度依然較小，未有較為明顯的改觀。

總體上而言，在改性劑摻量較低時，改性劑的類型對瀝青的性能有著較大的影響。改性瀝青的軟化點隨著改性劑劑量的增大而升高，改性劑劑量對改性瀝青的針入度影響較小，對于低溫延度，星型和線型改性劑差別也較為明顯。改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了復(fù)雜的變化，對于改性瀝青的各項性能影響也均不同。但隨著摻量的增加，改性劑類型的影響變小，摻量的影響變大，且在摻量達到4.4%的時候，改性瀝青的各項性能達到最優(yōu)。

改性劑對于SK瀝青的影響已經(jīng)分析完畢，但對于其他的瀝青，其影響是否相同，故此需要對其他的瀝青做一個驗證。我們選用的是殼牌-90號瀝青，改性劑選用為岳陽石化的線型改性劑1301-1和燕山石化出產(chǎn)的星型改性劑4303。

3.2 SBS摻量對殼牌瀝青的影響分析

1）SBS摻量對殼牌瀝青軟化點的影響分析

圖4 軟化點隨改性劑劑量變化圖

由圖4可知，無論是線型改性劑還是星型改性劑，其軟化點都隨著改性劑劑量的增大而升高，改性劑劑量在3.6%-4.4%之間，改性瀝青的軟化點變化最快，劑量超過4.4%以后上升的速度開始放緩。

2）SBS摻量對殼牌瀝青針入度的影響分析

圖5 針入度隨改性劑劑量變化圖

由圖5可知，改性劑劑量對瀝青的針入度影響很小。對于線型改性劑，其針入度的變化很小，表明改性劑劑量對于殼牌瀝青的影響較小，而對于星型改性劑來說，其針入度先是隨著劑量的增大而下降，隨后又開始了升高 ，但是總體上，變化的幅度很小。

3）SBS摻量對殼牌瀝青延度的影響分析

由圖6可知，線型改性劑和星型改性劑的劑量對改性瀝青低溫延度的影響變化是比較明顯的。對于線型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，劑量超過4.4%的時候，增長速度趨于平緩，而在劑量超過4.8%的時候，瀝青的低溫延度甚至出現(xiàn)了略微的下降。對于星型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大，變化很小。

圖6 延度隨改性劑劑量變化圖

4 結(jié)論

1）對于改性瀝青而言，其軟化點、針入度和低溫延度隨著改性劑劑量的增大，都出現(xiàn)了一定的變化。

2）總體上，改性瀝青的軟化點隨著改性劑劑量的增大而增大，在改性劑劑量超過4.4%的時候，軟化點增速明顯放緩

3）對于星型改性劑，瀝青的低溫延度變化很小，而對于線型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，在超過4.8%的時候，改性瀝青的低溫延度出現(xiàn)了衰減。

[1]張金升 張銀燕 夏小裕 郝秀紅.瀝青材料[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2009

[2]王奕鵬； 杜洪波.SBS改性瀝青路用性能的研究[J].公路，2005（1）

[3]李雯嬋，樊亮，林荔萍.SBS摻量對改性瀝青性能的影響[J].山東交通科技，2009,35-37.

[4]袁萬杰，黃濤，孫長新.低劑量SBS改性瀝青的路用性能[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009（5）