SBS改性瀝青的制備及性能研究

牛麗麗 孫向鵬 張 麗

（1.衡水學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000；2.衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

1 緒論

瀝青作為各國(guó)公路建設(shè)中非常重要的粘結(jié)材料，一直處于高度重視的地位[1]。如何對(duì)國(guó)產(chǎn)瀝青進(jìn)行改性，降低其生產(chǎn)成本，并且提高瀝青的使用性能成為了人們研究的重點(diǎn)[2]。在這些改性瀝青當(dāng)中，SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物）改性瀝青有較好的彈性恢復(fù)度和高溫穩(wěn)定特性， 它不僅在低溫的條件下能有效防止裂開[3]，也具有較好的路面性能和使用性質(zhì)。 降低SBS 改性瀝青的成本，對(duì)我國(guó)的公路建設(shè)有重大意義。本研究在降低改性瀝青成本方面能提供一定參考。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原材料

本實(shí)驗(yàn)所用原料見表1。

表1 原料表

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)所用儀器見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

2.3 SBS 改性瀝青制備

根據(jù)SBS 改性特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室中的反復(fù)試驗(yàn)，選擇以下工藝制備改性瀝青：先將橡膠油按預(yù)設(shè)比例加入到基質(zhì)瀝青中，然后加熱到150℃，加入預(yù)設(shè)比例的SBS 改性劑，在1 000rpm 低轉(zhuǎn)數(shù)的條件下，剪切大約10 分鐘，使SBS 充分得到溶脹。然后使整個(gè)混合物體系在180℃條件下， 在8 000rpm 左右剪切大約30 分鐘，SBS 改性劑被高速剪切機(jī)剪切成粉狀，然后分散進(jìn)入基質(zhì)瀝青當(dāng)中。整個(gè)制備過程需40 分鐘。然后停止高速剪切，用玻璃棒緩慢攪拌，盡量保持勻速，驅(qū)趕里面大量的氣泡。 等氣泡去除完后，緩慢灌入模具當(dāng)中，待冷卻后測(cè)定它的各方面的性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)過程選取穩(wěn)定劑摻量為0.2%， 橡膠油摻量0.1%，SBS 摻量分別為3.5%、3.7%、3.9%、4.4%、5.1%，按照規(guī)范進(jìn)行性能測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 SBS 改性瀝青的延度

SBS 改性瀝青的延度與改性劑SBS 加入量的關(guān)系如圖1所示。 隨著SBS 摻入量的增加，改性瀝青的延度呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，當(dāng)SBS 摻入量達(dá)到4.4%之后時(shí)， 改性瀝青的延度變化不再明顯。 由此可見，SBS 的摻入量并不是越多越好，在3.5%-4.4%的范圍內(nèi)較為理想。 隨著SBS 加入量的增加，SBS 混合均勻的時(shí)間會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)，耗能也會(huì)增加。 考慮成本、環(huán)境、市場(chǎng)要求等各方面因素，在改性瀝青的延度性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的條件下，SBS 加人量在3.5%-4.4%比較合理。

圖1 SBS 的加入量與瀝青延度的關(guān)系圖

圖2 SBS 的加入量與針入度的關(guān)系圖

3.2 SBS 改性瀝青的針入度

SBS 改性瀝青的針入度與改性劑的加入量的關(guān)系如圖2 所示。 隨著改性劑SBS 的摻入量的增加， 針入度呈逐漸減小的趨勢(shì)，在4.4%之前針入度降低得非?？欤?dāng)SBS 加入量超過4.4%時(shí)，下降趨勢(shì)變得緩慢。改性劑的摻入量對(duì)改性瀝青的相溶性有一定的影響，隨著改性劑摻入量的增加，改性劑在基質(zhì)瀝青中逐漸難于分散，導(dǎo)致改性劑在瀝青中分布不均勻，不利于它們之間混溶。 在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的情況下，改性劑的加入量為3.5%-4.4%時(shí)，改性效果較符合要求。

3.3 SBS 改性瀝青的軟化點(diǎn)

圖3 SBS 的加入量與瀝青的軟化點(diǎn)的關(guān)系圖

SBS 改性瀝青的軟化點(diǎn)與改性劑的加入量的關(guān)系如圖3 所示。隨著改性劑SBS 的加入量的增加，改性瀝青的軟化點(diǎn)逐漸增加，在3.9%之前增加得比較迅速，之后增加得較為緩慢。 改性劑加入量過多會(huì)影響混合體系之間的混溶， 對(duì)化合物的穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生不利的影響，并且會(huì)降低它們之間的相容性。 考慮對(duì)軟化點(diǎn)的改性效果，SBS 的加入量在3.5%-3.9%范圍內(nèi)較為合適。

4 結(jié)論

（1）隨著SBS 摻入量的增加，改性瀝青的延度呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，SBS 摻入量達(dá)到4.4%之后， 改性瀝青的延度變化不再明顯，在3.5%-4.4%的范圍內(nèi)改性效果較為理想。

（2）隨著SBS 摻入量的增加，針入度呈逐漸減小的趨勢(shì)，在4.4%之前針入度降低得非?？?，當(dāng)改性劑SBS 加入量超過4.4%時(shí)，下降趨勢(shì)變得緩慢，改性劑的加入量為3.5%-4.4%時(shí)，改性效果較符合要求。

（3）隨著SBS 加入量的增加，改性瀝青的軟化點(diǎn)逐漸增加，在3.9%之前增加得比較迅速，之后增加得較為緩慢。 改性劑加入量在3.5%-3.9%范圍內(nèi)較為合適。

由上述可知，一定量的SBS 改性劑可以改善改性瀝青的延度、針入度、軟化點(diǎn)指標(biāo)。 當(dāng)SBS 的加入量為3.5%-3.9%時(shí)，SBS改性瀝青的三大指標(biāo)改善效果良好且符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 考慮成本因素，節(jié)約資源，選擇SBS 改性劑的添加量為3.5%。

[1] 齊文廷.SBS 改性瀝青生產(chǎn)工藝及主要技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)[J].科技論壇，2012，40（12）:36-37.

[2]敖寧建，王琪，張愛民，等.SBS 改性瀝青[J].合成橡膠工業(yè)，2003，26（2）:65-69.

[3]李達(dá).SBS 改性瀝青的改性機(jī)理和改性效果研究[J].黑龍江交通科技，2012，20（11）:133.

[4]馮新軍，郝培文，薜航，等.SBS 改性瀝青的相容性研究[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23（2）:25-30.

[5]TGE20-2011.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S]．