穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響研究

王朝軍 曹 貴 王兆力 馬曉燕

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)養(yǎng)護(hù)科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030)

1 引言

SBS改性瀝青穩(wěn)定劑是一種針對(duì)SBS改性瀝青離析情況所用的一種特效添加劑[1]。但是不同的SBS改性瀝青穩(wěn)定劑，對(duì)于不同基質(zhì)瀝青的適應(yīng)性又不同，因此，為了分析穩(wěn)定劑與瀝青之間的配伍性，有必要對(duì)兩者之間作用機(jī)理進(jìn)行深入研究。劉淺居[2]研究了改性瀝青熱存儲(chǔ)穩(wěn)定性，但是沒有涉及改性瀝青性能衰變的問題。王濤等人[3]對(duì)改性瀝青性能的衰減做了研究，卻沒有討論穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青衰減的影響。本課題研究了四種改性瀝青穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青性能衰減的影響作用，并提出了穩(wěn)定劑的最佳摻量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)主要原材料

實(shí)驗(yàn)采用的瀝青SK-90號(hào)基質(zhì)瀝青；1301-1線性SBS改性劑；高芳烴油和四種改性瀝青穩(wěn)定劑。其中基質(zhì)瀝青檢測(cè)指標(biāo)結(jié)果見表1。

表1 SK-90號(hào)基質(zhì)瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)采用的配方為瀝青：高芳烴油：改性劑：穩(wěn)定劑=100:1:4.0:0.1。試樣制備工藝為：基質(zhì)瀝青加熱至180℃時(shí)添加高芳烴油和改性劑；在180℃條件下使用高速剪切分散乳化機(jī)以5500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，剪切大約40分鐘；將剪切完成的試樣在175℃烘箱中靜止發(fā)育2.5小時(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 軟化點(diǎn)衰變情況

瀝青在高溫儲(chǔ)存的情況下，軟化點(diǎn)的衰變比較明顯，其情況如圖1所示：

圖1 不同穩(wěn)定劑制備改性瀝青軟化點(diǎn)變化

由圖1中可以看出不同穩(wěn)定劑制備出來的改性瀝青隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，其軟化點(diǎn)都有不同程度的衰減，尤其是在儲(chǔ)存的前20個(gè)小時(shí)內(nèi)衰減的最為嚴(yán)重，超過20個(gè)小時(shí)后，衰減的幅度放緩。但使用不同穩(wěn)定劑的改性瀝青，其衰減的程度不同，其中摻加STAB-2號(hào)穩(wěn)定劑改性瀝青，軟化點(diǎn)的衰減最快；其次是公研5號(hào)穩(wěn)定劑；大山3號(hào)穩(wěn)定劑在熱儲(chǔ)存過程中軟化點(diǎn)下降的幅度較慢，但在儲(chǔ)存時(shí)間超過20小時(shí)后，衰減速率加快；兆力1號(hào)穩(wěn)定劑，初始階段軟化點(diǎn)下降速度與大山3號(hào)基本相同，20小時(shí)后下降的速率放緩，長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)于其他三種穩(wěn)定劑。改性瀝青軟化點(diǎn)衰減，是由于SBS改性劑隨著高溫儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，存在一定程度的降解，SBS改性劑碳—碳雙鍵在高溫下發(fā)生斷裂氧化[4]，導(dǎo)致其在改性瀝青中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變薄弱。但是不同穩(wěn)定劑，對(duì)改性瀝青空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響程度不同，最終導(dǎo)致了軟化點(diǎn)衰減的幅度也不一樣。

3.2 針入度變化

改性瀝青在高溫儲(chǔ)存時(shí)，針入度的變化情況如圖2所示：

圖2 不同穩(wěn)定劑制備改性瀝青針入度變化

由圖2中可以發(fā)現(xiàn)，整體上，改性瀝青的針入度在前20個(gè)小時(shí)內(nèi)的變化幅度較小，超過20個(gè)小時(shí)后，改性瀝青的針入度下降速度增大。這是因?yàn)镾BS改性劑在高溫儲(chǔ)存條件下，在瀝青中被進(jìn)一步徹底的溶脹，同時(shí)部分SBS改性劑中的碳—碳雙鍵會(huì)發(fā)生斷裂，破壞了改性劑中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，瀝青的變稀，但由于SBS被剪切的粒徑較小，其微觀變化對(duì)于改性瀝青的針入度影響也較小。

3.3 延伸度變化

改性瀝青在高溫儲(chǔ)存的情況下，其低溫延度也發(fā)生了一定的變化，其變化情況如圖3所示：

圖3 不同穩(wěn)定劑制備瀝青低溫延伸度變化

圖3表明，整體上改性瀝青在高溫儲(chǔ)存的前20小時(shí)內(nèi)，低溫延度有一定程度的降低，但其變化幅度不大；當(dāng)儲(chǔ)存時(shí)間超過20小時(shí)后，改性瀝青延度出現(xiàn)迅速的衰減。對(duì)比4種穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青低溫延度的影響發(fā)現(xiàn)，兆力1號(hào)穩(wěn)定劑的改性瀝青低溫延度均大于使用STAB-1與大山3號(hào)穩(wěn)定劑的改性瀝青；使用公研5號(hào)穩(wěn)定劑的改性瀝青在高溫儲(chǔ)存20小時(shí)內(nèi)延度衰減最緩慢，但在超過20小時(shí)后，延度衰減最快。瀝青的低溫延度的衰減，是因?yàn)闉r青輕組分不斷的揮發(fā)和SBS高分子鏈不斷的降解。

3.4 改性瀝青離析情況

SBS改性瀝青在熱儲(chǔ)存過程中，由于SBS改性劑和瀝青在密度、極性和其他物理性能上的差異，易發(fā)生改性劑的離析現(xiàn)象。SBS改性瀝青穩(wěn)定劑就是一種可以改善這種趨勢(shì)的添加劑，對(duì)比以上四種穩(wěn)定劑對(duì)改性瀝青高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

圖4 不同穩(wěn)定劑離析情況

圖4表明，使用四種穩(wěn)定劑制備的改性瀝青，離析試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范≤2.5℃的要求；但四種穩(wěn)定劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性的改善效果存在顯著差異，其中兆力1號(hào)穩(wěn)定效果最佳、STAB-2次之、大山3號(hào)穩(wěn)定效果最差。

3.5 穩(wěn)定劑摻量

穩(wěn)定劑本身是一種比較活潑的外摻劑，摻量較少無法起到明顯的作用、摻量過大則會(huì)造成改性瀝青過度交聯(lián)，不利于改性瀝青施工。因此，本課題通過試驗(yàn)確定穩(wěn)定劑摻加劑量對(duì)改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：

圖5 軟化點(diǎn)隨著穩(wěn)定劑劑量的變化情況

圖5表明，穩(wěn)定劑劑量在0.1%—0.2%之間，離析試驗(yàn)結(jié)果均小于2.5℃，滿足現(xiàn)行規(guī)范。但劑量為0.2%的時(shí)候，改性瀝青的稠度明顯增大，改交聯(lián)程度較高，不利于改性瀝青生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工，因此建議穩(wěn)定劑的添加范圍在0.1%—0.15%之間。

4 結(jié)論

（1）改性瀝青隨著熱儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，各項(xiàng)性能都存在一定程度上的衰減。

（2）熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，兆力1號(hào)穩(wěn)定劑改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性最好。

（3）穩(wěn)定劑最佳摻量為0.1%—0.15%，小于此摻量無法發(fā)揮其穩(wěn)定效果，大于此摻量則會(huì)導(dǎo)致改性瀝青膠粘。

[1] 趙仕林，萬芳，等人.反應(yīng)型助劑對(duì)SBS 改性瀝青的化學(xué)改性研究[J].公路交通科技.2007，24(7).20-23.

[2] 劉淺居.SBS改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性與穩(wěn)定劑的研究[J].科學(xué)技術(shù)與程.2009，9(21).6580-6583.

[3] 王濤，才洪美，張玉貞.SBS改性機(jī)理研究[J].石油瀝青.2008,22(6).10-13

[4] 賴文華，張金鳳.SBS改性瀝青的熱儲(chǔ)存老化研究[C].中國公路學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.38-43