SBS 改性瀝青熱儲存衰減影響因素研究

丁文勝，嵇業(yè)超

（鎮(zhèn)江市公路事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

SBS 改性瀝青具有優(yōu)異的高溫性能、低溫性能和溫度敏感性能，所以在道路施工中的應(yīng)用越來越廣泛，科學(xué)家們對SBS 改性瀝青的研究也越來越深入。對比基質(zhì)瀝青，SBS 改性瀝青具有更優(yōu)異的抗車轍、抗開裂等特性，在SBS 最佳含量下，改性劑能夠均勻分散在瀝青中，可顯著增強瀝青的性能[1,2]。在實際工程應(yīng)用中，由于機械、天氣、運輸、施工組織等原因，SBS 改性瀝青在拌合站內(nèi)需要進(jìn)行長時間的存儲，因為SBS 改性瀝青為物理改性，所以不管是常溫存儲還是高溫存儲都會對SBS 改性瀝青的性能產(chǎn)生影響。因為在存儲過程中，改性瀝青內(nèi)部會發(fā)生一系列的過程，包括改性劑的聚集與分散、改性劑溶脹程度的變化、基質(zhì)瀝青組分的相應(yīng)變化等，導(dǎo)致SBS 改性瀝青性能的衰減，最終會影響路面的使用性能[3,4]。而我國施工使用的瀝青大多都為經(jīng)過存儲的，所以研究SBS 改性瀝青經(jīng)過存儲后的性能變化，對評估SBS 改性瀝青的道路使用性能具有重要意義。張爭奇[5]等研究了改性劑的種類對SBS 改性瀝青老化后的高低溫性能，研究發(fā)現(xiàn)改性劑與改性瀝青的相容性影響其性能；AIREY[6]等對SBS 改性瀝青和基質(zhì)瀝青的高溫存儲后的性能進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者經(jīng)過高溫存儲后性能差異較大；田煜[7]等研究了SBS 改性瀝青老化行為。而目前對SBS 改性瀝青的組分如何影響熱存儲的衰減研究相對較少。

本文針對不同組分SBS 改性瀝青在持續(xù)加熱儲存后的性能衰減進(jìn)行研究，經(jīng)過高溫存儲后，測定不同組分SBS 改性瀝青的軟化點、針入度和延度三大指標(biāo)，分析不同類型SBS、橡膠油及穩(wěn)定劑對SBS 改性瀝青熱儲存性能衰減的影響，并為SBS 改性瀝青的穩(wěn)定儲存和運輸提供一定的技術(shù)支持。

1 試驗

1.1 試驗材料

基質(zhì)瀝青選擇中石化東海牌70# A 級重交瀝青，產(chǎn)自鎮(zhèn)海石化，性能指標(biāo)如表1 所示。SBS 選擇線型1301、星型4303 兩種，均產(chǎn)自中石化燕山石化。相容劑為橡膠填充油，型號為GXLQY。穩(wěn)定劑為含硫化合物，型號為HMD-1。

表1 東海牌70# A 級重交瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 三組改性瀝青添加物質(zhì)詳情表

1.2 試驗方法

1.2.1 SBS 改性瀝青的制備方法

本研究所用的聚合物有SBS 線型1301 和星型4303兩種，共設(shè)置三組對照試驗，A、B 兩組僅在基質(zhì)瀝青中分別添加5%線型1301 和星型4303 聚合物，C、D兩組在A、B 的基礎(chǔ)上添加4%的橡膠油，E、F 兩組在A、B 的基礎(chǔ)上添加0.2%的穩(wěn)定劑。

A、B 兩組的制備：將瀝青加熱到165℃時，將定量的聚合物加入熱瀝青中，在170℃2000rpm 下剪切2小時，剪切完成后，將改性瀝青倒入小的容器中，冷到室溫，待進(jìn)一步分析用。

C、D 兩組的制備：剪切過程與A、B 兩組相同，剪切完成后，將瀝青溫度控制在170℃，加入4%的橡膠油，攪拌10min，然后將改性瀝青倒入小的容器中，冷到室溫，待進(jìn)一步分析用。

E、F 兩組的制備：剪切過程與A、B 兩組相同，剪切完成后，將瀝青溫度控制在170℃，加入0.2%的穩(wěn)定劑，攪拌4h 至改性瀝青穩(wěn)定，然后將改性瀝青倒入小的容器中，冷到室溫，待進(jìn)一步分析用。

1.2.2 SBS 改性瀝青熱儲存方法

將SBS 改性瀝青的存儲條件設(shè)置如下：存儲溫度設(shè)置為170℃，存儲時間設(shè)置分別為24h、48h、72h、96h 和120h。瀝青在實際存儲中并不進(jìn)行攪拌，本研究中的試樣在存儲期間均不進(jìn)行人工攪拌。

1.2.3 SBS 改性瀝青的基本性能

瀝青的三大指標(biāo)分別為軟化點、針入度及延度，對三大指標(biāo)的測試方法簡單，結(jié)果表達(dá)清晰。其中針入度越大，表示瀝青越軟，粘度越小；延度值越大，表示塑性越好；軟化點越高，表示耐熱性越好。這些都與路面的使用性能有一定的相關(guān)性，這也成為控制瀝青質(zhì)量的基本指標(biāo)。

對于三大指標(biāo)的測試方法如下：軟化點測定法使用T0606-2011標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)球法，在本標(biāo)準(zhǔn)中將直徑9.53mm和重量3.5±0.05g 的鋼球置于填滿瀝青的金屬環(huán)上，在加熱介質(zhì)中以5±0.5℃的升溫速率加熱，隨溫度的升高，瀝青開始軟化，鋼球在重力作用下開始進(jìn)入瀝青，并開始下落，當(dāng)鋼球觸及底板時，此時的溫度記為瀝青的軟化點。瀝青的針入度按照T0604-2011 中規(guī)定的方法進(jìn)行，以標(biāo)準(zhǔn)針在一定的荷重、時間及溫度條件下垂的深度來表示，單位為1/10mm。標(biāo)準(zhǔn)針、針連桿及附加砝碼的合重為100±0.1g，溫度為25℃，時間為5s。瀝青的延度按照規(guī)范T0605-2011 在5℃下進(jìn)行，拉伸速度為5cm/min±0.25cm/min。測定拉伸標(biāo)準(zhǔn)試件的兩端到斷裂時的長度，延度越大，說明瀝青在低溫時的延展性越好，抵抗瀝青路面溫縮開裂的能力越強。

2 結(jié)果分析

2.1 SBS 改性瀝青的基本性能

對同一存儲溫度不同存儲時間的SBS 改性瀝青的軟化度、延度和針入度三大指標(biāo)進(jìn)行評價。

如圖1 為軟化點降低與存儲時間的關(guān)系曲線，由圖可知，所有SBS 改性瀝青的軟化點都有所降低，并且整體表現(xiàn)出線性關(guān)系，說明高的存儲溫度加上長的存儲時間破壞了SBS 改性瀝青共混體系中的粘結(jié)性，使其高溫穩(wěn)定性降低。存儲120h 軟化點降低幅度由大到小分別為B＞A＞D＞C＞F＞E，只加入星型4303 的軟化點降低最大（12℃），加入線型1301 與0.2%穩(wěn)定劑的改性瀝青軟化點降低最?。?.3℃）。AB、CD、EF 三組分別對比可知，加入SBS 和穩(wěn)定劑的改性瀝青軟化點降低最小，只加入SBS 的改性瀝青軟化點降低最多，說明橡膠油和穩(wěn)定器起到了高溫穩(wěn)定的作用，并且穩(wěn)定劑優(yōu)于橡膠油。A 與B、C 與D、E 與F 每組內(nèi)部進(jìn)行對比，加入星型4303 比加入線型1301 的改性瀝青軟化點降低更大，說明線型SBS 更有利于提高瀝青的高溫穩(wěn)定性。

圖1 軟化點降低與存儲時間的關(guān)系曲線

圖2為延度降低與存儲時間的關(guān)系曲線，由圖可知，所有SBS 改性瀝青的延度的降低整體表現(xiàn)出線性關(guān)系，說明高溫存儲破壞了SBS 改性瀝青內(nèi)部凝聚力，延展性降低。存儲120 h 延度降低幅度由大到小分別為D＞C＞B＞A＞F＞E，加入星型4303 和4%橡膠油的改性瀝青延度降低最大，達(dá)到14.6cm，加入線型1301 和0.2%穩(wěn)定劑的改性瀝青延度降低最小，僅有3cm。AB、CD、EF 三組分別對比可知，加入SBS 和穩(wěn)定劑的改性瀝青延度降低最小，加入SBS 和橡膠油的改性瀝青延度降低最大，說明穩(wěn)定劑有利于提高SBS 改性瀝青的內(nèi)部凝聚力，而橡膠油破壞了其內(nèi)部凝聚力導(dǎo)致延展性能下降。A 與B、C 與D、E 與F 每組內(nèi)部進(jìn)行對比，可知經(jīng)過120h 高溫存儲后，加入星型4303 比加入線型1301 的改性瀝青延度降低更大，說明線型SBS 更有利于提高瀝青的延展性能。

圖2 延度的降低與存儲時間的關(guān)系曲線

圖3為針入度降低與存儲時間的關(guān)系曲線，由圖可知，所有SBS 改性瀝青的針入度的降低整體表現(xiàn)出線性關(guān)系，但是針入度降低幅度都較小。存儲120 h 針入度降低幅度由大到小分別為D＞C＞B＞A＞F＞E，加入星型4303 和4%橡膠油的改性瀝青針入度降低最大（14，單位0.1mm），加入線型1301 和0.2%穩(wěn)定劑的改性瀝青針入度降低最?。?，單位0.1mm）。AB、CD、EF 三組分別對比可知，加入SBS 和穩(wěn)定劑的針入度降低最小，加入SBS 和橡膠油的針入度降低最大。A 與B、C 與D、E 與F 每組內(nèi)部進(jìn)行對比，加入星型4303 比加入線型1301 的改性瀝青針入度降低更大。說明不同物質(zhì)的加入可以影響SBS 改性瀝青在特定條件下的針入度。

圖3 針入度降低與存儲時間的關(guān)系曲線

3 結(jié)論

（1）SBS 改性瀝青軟化點隨著高溫存儲時間增加呈現(xiàn)線型衰減，加入線型SBS 比加入星型SBS 的瀝青軟化點的衰減更小，說明線型SBS 更有利于提高改性瀝青的高溫儲存穩(wěn)定性。加入穩(wěn)定劑和橡膠油都有利于減小軟化點的衰減程度，說明橡膠油和穩(wěn)定器起到高溫穩(wěn)定的作用，并且穩(wěn)定劑優(yōu)于橡膠油。

（2）SBS 改性瀝青延度隨著高溫存儲時間增加同樣呈現(xiàn)線型衰減，線型SBS 比星型SBS 的加入更有利于保持瀝青的延展性能。加入橡膠油使SBS 改性瀝青延度衰減更多，而加入穩(wěn)定劑使其延度衰減更少，說明穩(wěn)定劑有利于保持SBS 改性瀝青高溫存儲的延展性。

（3）SBS 改性瀝青的針入度隨高溫存儲時間增大變化不大，同樣表現(xiàn)出線型降低趨勢，在本文特定條件下，線型SBS 比星型SBS 的加入更有利于保持穩(wěn)定的針入度。加入橡膠油使SBS 改性瀝青針入度變化最大，而加入穩(wěn)定劑使其針入度變化最小，說明在本文特定條件下穩(wěn)定劑更有利于針入度的穩(wěn)定。