OMMT 掺量对SBS 改性沥青路用性能的影响研究

白成富

0 引言

随着现代道路材料的发展，SBS改性沥青因其具有独特的高温稳定性、低温抗裂性和弹性恢复性能，目前已成为高等级公路沥青路面的主要改性沥青品种，但老化性能和存储性能方面的不足限制了SBS改性沥青的应用步伐。近些年来，层状硅酸盐被广泛地用于聚合物的改性，大量研究表明，层状硅酸盐与聚合物形成纳米复合材料可显著提高聚合物的力学性能、热稳定性、气体阻隔性和存储性[1-3］。

本文通过在SBS改性沥青中添加OMMT的方法，研究OMMT掺量对SBS改性沥青路用性能的影响。

1 原材料及改性沥青制备方法

1.1 原材料

沥青:试验采用埃索(ESSO)90号沥青，其各项技术指标如表1所示。

表1 AK90号基质沥青的技术指标

SBS改性剂:采用湖南岳阳石化公司生产的YH4303-2(道改2号)，嵌段比S/B=30/70，星型结构。

OMMT:浙江生产，其主要性能指标如表2所示。

表2OMMT的主要技术指标

1.2 改性沥青制备方法

将基质沥青加热到160℃后，加4%的SBS，用高速剪切机在175℃～185℃、剪切速率为6 000 rmp的条件下剪切30 min，分别掺入0%，2%，4%，6%的OMMT，继续剪切20 min，在180℃烘箱保温发育1 h后进行各项试验研究。

2 试验结果与分析

2.1 OMMT掺量对SBS改性沥青常规技术性能的影响

按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程的方法，对掺有不同比例OMMT的SBS改性沥青进行常规技术性能试验，结果如表3所示。

表3 OMMT/SBS复合改性沥青的主要技术性能

由表3可以看出:

1)随着OMMT掺量的增加，SBS改性沥青的稠度逐渐增大。

2)随着OMMT掺量增大，SBS改性沥青延度逐渐减小，而且OMMT掺量越大，减幅越明显，所以OMMT的掺量过大会限制SBS改性沥青低温变形能力。

3)随着OMMT掺量的增大，SBS改性沥青的软化点逐渐升高，当OMMT掺量到6%时，软化点提高达17.9℃，这表明OMMT能显著改善SBS改性沥青的高温性能。

4)随着OMMT掺量增加，SBS改性沥青粘度增大，沥青的流动性发生改变，在外力作用下沥青粒子抵抗变形的能力增加，这是因为在高温条件下，蒙脱土片层阻碍沥青中的分子链运动，分子流动受阻，使粘度增大[4］。

2.2 OMMT掺量对SBS改性沥青感温性能的影响

OMMT掺量对SBS改性沥青感温性能的影响如图1所示。

图1 SBS改性沥青PI值随OMMT掺量的变化

从图1可以看出:SBS改性沥青的PI值随着OMMT 掺量的增加显著增大，表明OMMT能较大幅度降低SBS改性沥青对温度的敏感性。从PI值的变化来看，OMMT的加入使得SBS改性沥青胶体结构趋向凝胶型，沥青胶团之间的引力增大，弹性效应更加显现，抵抗变形的能力增强。

2.3 OMMT掺量对SBS改性沥青存储稳定性能的影响

对掺有不同比例OMMT的SBS改性沥青，按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程中聚合物离析试验(T0661-2000)的方法进行试验，结果如表4所示。

表4 SBS改性沥青存储稳定性随OMMT掺量的变化 ℃

如表4所示，经过163℃高温贮存48 h后，未掺OMMT的SBS改性沥青软化点差高达28.7℃，随着OMMT的加入，SBS改性沥青软化点差迅速下降，当OMMT掺量为4%时，软化点差降为2.3℃(满足聚合物改性沥青规范中小于2.5℃的要求)，表明OMMT能显著改善SBS改性沥青的存储稳定性能。

2.4 OMMT掺量对SBS改性沥青老化性能的影响

为了更好的反映沥青老化后性能的衰败程度，本文选用残留针入度比和粘度老化指数作为评价沥青老化性能的指标，不同OMMT掺量的SBS改性沥青经过RTOFT老化后试验结果如图2，图3所示。

图2 SBS改性沥青残留针入度比随OMMT掺量的变化

图3 SBS改性沥青粘度老化指数随OMMT掺量的变化

由图2，图3可知，随着OMMT掺量的增大，SBS改性沥青的残留针入度比增大、粘度老化指数减小，与未掺加OMMT的SBS改性沥青相比，OMMT掺量为6%的SBS改性沥青残留针入度比增加了13.8%，粘度老化指数减小了20.3%。由此可见，OMMT可明显减小SBS改性沥青的老化程度，有效提高了SBS改性沥青耐热氧老化能力。

OMMT之所以能有效提高SBS改性沥青耐热氧老化能力，是因为以纳米尺度分散在SBS改性沥青中的蒙脱土片层有效阻止了氧分子向沥青分子内部渗透，抑制了沥青在高温下的氧化、缩合反应的发生[2］。

3 结语

1)通过在SBS改性沥青添加适量OMMT的方法，可以获得满足规范要求的改性沥青，且路用性能优于不掺OMMT的SBS改性沥青。

2)随着OMMT掺量的增加，SBS改性沥青的高温性能明显提高，感温性能、存储性能、老化性能显著改善，但低温性能随着OMMT的增加有所降低。

3)在OMMT掺入SBS改性沥青的过程中，存在最佳掺量。如果OMMT掺量过小，SBS改性沥青路用性能改善不显著;OMMT掺量过大，会限制SBS改性沥青的低温变形能力。

4)综合沥青的各项路用性能，在SBS剂量为4%的改性沥青中，OMMT掺量以4%为宜。

[1]樊 亮，张玉贞.纳米材料与技术在沥青路面中的应用研究进展[J］.材料导报，2010，24(12):72-75.

[2]刘大梁，包双雁.有机化蒙脱土改善SBS改性沥青性能的研究[J］.建筑材料学报，2007，10(4):500-504.

[3]余剑英，李 斌.有机化蒙脱土对SBS改性沥青热氧老化性能的影响[J］.武汉理工大学学报，2007，29(9):65-67.

[4]Jian Ying yu，Xuan Zeng，ShaoPeng Wu，etc.Preparation and propertiesof，montmorillonite modified asphalts[J］.Material Scienceand Engineering:A，2007，2(447):233-238.

[5]王 冰.SBS改性沥青配合比优化设计及施工技术要求[J］.山西建筑，2009，35(24):301-302.