基于瀝青針入度對改性瀝青的分析

陳劍偉

（福建省建科院檢驗檢測有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

得益于優(yōu)良的工程實踐性能，SBS 改性瀝青被廣泛應(yīng)用于高等級道路及防水卷材中，其優(yōu)良性能包括：具備很好的耐高溫和抗低溫性；黏韌性好，抗車轍能力強，極大提高瀝青路面的水穩(wěn)定性；具備優(yōu)良的抗疲勞能力，極大地提升瀝青路面的應(yīng)變能力[1]。隨著材料不斷發(fā)展，影響SBS 改性瀝青改性效果的因素越來越多，為了研究不同材料對SBS 改性瀝青性質(zhì)的影響，本文采用了具有代表性的三種不同基質(zhì)瀝青（埃索、華特、新立基）、改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）和助劑（增容劑、增稠劑、穩(wěn)定劑）來測試在五種不同溫度下SBS 改性瀝青的針入度，并用正交試驗的方法對所得數(shù)據(jù)進行分析[2]。

1 不同基質(zhì)SBS 改性瀝青P-T 流變特性

本文選用埃索、華特、新立基等作為本研究的基質(zhì)瀝青，其技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 不同基質(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)

在埃索、華特、新立基三種品牌的基質(zhì)瀝青中，添加3%的SBS 改性（品牌A），試驗條件依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），針入度用針和針連桿組件荷重100g、貫入時間5s，在5種不同的溫度下（10.0℃、15.0℃、20.0℃、25.0℃、30.0℃）進行針入度試驗，結(jié)果見表2、圖1。

圖1 五種溫度下三種基質(zhì)SBS 改性瀝青P-T 關(guān)系曲線

將圖1 中三種不同基質(zhì)瀝青的SBS 改性瀝青針入度-溫度曲線進行處理，取瀝青針入度的對數(shù)與溫度作圖，可得線性方程和方程相關(guān)系數(shù)如表3 所示，曲線如圖2 所示。

圖2 三種不同基質(zhì)瀝青條件下，瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線

表3 三種不同基質(zhì)瀝青條件下瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線回歸方程和相關(guān)系數(shù)

從表3 可以看出三種不同基質(zhì)SBS 改性瀝青的針入度對數(shù)(LogP)與試驗溫度(T)回歸方程符合線性關(guān)系，且回歸方程的相關(guān)系數(shù)均滿足試驗規(guī)程要求的數(shù)值R＞0.997。首先華特基質(zhì)瀝青改性后其回歸方程斜率最小，對溫度最不敏感，其次埃索基質(zhì)瀝青，最后新立基基質(zhì)瀝青[3]。

2 不同改性劑SBS 改性瀝青P-T 流變特性

選用新立基種類的瀝青作為基質(zhì)瀝青，研究摻量為5%的三種不同改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）對SBS 改性瀝青針入度的影響。針入度試驗結(jié)果見表4、圖3。取瀝青針入度的對數(shù)與溫度作圖可得線性方程和方程相關(guān)系數(shù)見表5，圖4。

表4 五種溫度下三種改性劑SBS 改性瀝青的針入度

圖3 五種溫度下三種改性劑SBS 改性瀝青P-T 關(guān)系曲線

表5 三種不同改性劑瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線回歸方程和相關(guān)系數(shù)

圖4 三種不同改性劑條件下，瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線

從圖3 可以看出，在SBS 改性瀝青中加入5%的三種不同改性劑在不同溫度下的P-T 關(guān)系曲線幾乎重合，這是因為在SBS 改性瀝青中加入的少量不同改性劑，并未改變?yōu)r青相態(tài)的基本結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為SBS 改性瀝青的性能未發(fā)生變化。從表5 可以看出不同溫度下三種不同改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）SBS 改性瀝青的針入度對數(shù)(lgP)與試驗溫度(T)回歸方程滿足線性關(guān)系，且方程的相關(guān)系數(shù)R＞0.997[4]。

3 不同助劑SBS 改性瀝青P-T 流變特性

選用種類為埃索的瀝青作為基質(zhì)瀝青，試驗用的三種助劑為增容劑(糠醛抽出油EO)、增稠劑(碳酸鈣CC)和穩(wěn)定劑(S)，分析其影響規(guī)律。結(jié)果見表6、圖5。取瀝青針入度的對數(shù)與溫度作圖可得線性方程和方程相關(guān)系數(shù)見表7、圖6。

圖6 三種不同助劑條件下，瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線

表6 五種溫度下三種助劑SBS 改性瀝青的針入度

表7 三種不同助劑條件下，瀝青針入度對數(shù)與溫度關(guān)系曲線回歸方程和相關(guān)系數(shù)

圖5 五種溫度下三種助劑SBS 改性瀝青P-T 關(guān)系曲線

從表7 可以看出三種不同助劑SBS 改性瀝青的針入度對數(shù)(LgoP)與試驗溫度(T)回歸方程均為線性方程，且方程的相關(guān)系數(shù)R＞0.997。結(jié)合表3 中埃索+3%SBS 回歸方程斜率大小為0.2129 可知，斜率大小為埃索+3%SBS+3%EO＞埃索+3%SBS+3‰S＞埃索+3%SBS＞埃索+3%SBS+3%CC，這是因為SBS 改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)在加入助劑后發(fā)生了改變，表現(xiàn)為性能變化，導(dǎo)致回歸方程的斜率發(fā)生了變化。

4 正交試驗方法分析

根據(jù)正交試驗方法進行分析，以瀝青針入度作為指標(biāo)，5 種不同的溫度分別為T1（10℃）、T2（15℃）、T3（20℃）、T4（25℃）、T5（30℃）來對SBS 改性瀝青基質(zhì)、改性劑和助劑三種因素進行分析，結(jié)果如表8 所示。

表8 正交試驗方法分析結(jié)果

從表8 瀝青針入度數(shù)據(jù)可知，在SBS 改性瀝青原材料的基質(zhì)、改性劑和助劑三種因素中，助劑對SBS改性瀝青的針入度影響最大。

5 結(jié)語

本文通過對三種不同的基質(zhì)瀝青（埃索、華特、新立基）、改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）和助劑（增容劑、增稠劑、穩(wěn)定劑）SBS 改性瀝青在五種溫度下的針入度的研究，分析得出SBS 改性瀝青的針入度對數(shù)(lgP)和試驗溫度(T)滿足線性方程，且方程的相關(guān)系數(shù)滿足R＞0.997。通過正交試驗方法分析數(shù)據(jù)得出在瀝青基質(zhì)、改性劑和助劑三種因素中助劑對SBS 改性瀝青的針入度影響最大，可為以后SBS 改性瀝青的生產(chǎn)和檢測提供參考。