SBS掺量对改性沥青技术指标的影响

仇小年 曹 贵 冯新玉

(甘肃路桥建设集团养护科技有限责任公司，甘肃 兰州730030)

1 引言

近年来国内部分建设项目中强制要求使用星型改性剂并且掺量不低于4.5%[1]，而这一要求在现行技术规范中没有明确，并且部分学者通过研究认为低剂量SBS改性沥青混合料基本可达到普通改性沥青混合料的性能指标，而其经济-性能指标则优于普通改性沥青[2]。因此，探究SBS掺量对改性沥青技术指标的影响规律，对实现项目级的改性沥青生产具有重要意义。

2 原材料与实验方案

2.1 主要原材料

本研究选用的沥青为韩国SK-90号沥青和壳牌沥青，改性剂为岳阳石化生产的1301-1线型改性剂和燕山石化出产的4303星型改性剂以及独山子石化出产的星型T161B和线型1320-115改性剂，糠醛抽出油为山东大山出产，稳定剂为甘肃路桥建设集团养护科技有限公司自主研发的“兆力牌”。

2.2 基质沥青

基质沥青为韩国SK-90号沥青和壳牌-90号沥青。

2.3 改性沥青制作工艺

将沥青和糠醛抽出油混合，快速升温至180℃左右，加入改性剂，随后保持温度在180-190℃之间，剪切速率在5500r/min，剪切30分钟，加入稳定剂，再剪切5分钟，放在烘箱里，置于175℃下发育2小时，随后测量各项性能。对于星型改性剂，改性较为困难，所以剪切温度控制在200℃左右，剪切时间在50分钟左右。

3 结果分析

3.1 SBS掺量对SK沥青的影响分析

1）SBS掺量对SK沥青软化点的影响分析

图1 软化点随改性剂剂量变化图

由韩国SK沥青在各个改性剂改性后不同掺量与软化点的关系曲线图1可知，改性沥青的软化点随着改性剂剂量的增加呈现逐渐增长的趋势，在剂量达到4.0%时，上升的速度放缓，而当剂量超过4.4%以后，增长的幅度基本不大。同时星型改性剂改性效果比较明显，软化点得到显著提升，且在剂量较低时软化点就有比较明显的升高；而线型改性剂的软化点提升幅度要比星型的差。

2）SBS掺量对SK沥青针入度的影响分析

图2 针入度随改性剂剂量变化图

由韩国SK沥青在各个改性剂改性后不同掺量与针入度的关系曲线图2可知，改性沥青的针入度随着改性剂剂量的增大，出现了一些波动，1320-115和T161B的针入度在改性剂剂量升到4.0%时出现下降，随后在4.4%时又出现了升高，随后又降低。而1301-1和4303改性剂的针入度变化则刚好相反，表明改性剂对沥青针入度的影响比较大。这是由于SBS改性剂在沥青中的分布发生了变化，在改性剂剂量较小时，SBS呈现为分散相，但随着改性剂剂量的进一步增大，改性剂在沥青中的分布由分散相变为了连续相，导致改性沥青整体的相态发生了变化，使得整体的吉布斯自由能变小，从而使改性沥青的针入度发生了变化。

3）SBS掺量对SK沥青延度的影响分析

由韩国SK沥青在各个改性剂改性后不同掺量与延度的关系曲线图3中可以发现，改性剂对改性沥青低温延度的影响比较大，此时星型和线型的差别就比较明显的呈现出来。对于线型改性剂而言，低温延度随着改性剂剂量的增大而增大，剂量在4.4%时其延度达到最大值，但在剂量增大到4.8%的时候，低温延度反而减小，表明并非改性剂剂量越大其低温延度也越大。这说明低温延度随着改性剂剂量的增大而增大，存在着一定的范围。微观显示为改性剂剂量的持续增大，使改性剂在沥青中由分散相变为连续相，分子之间变得更加的致密，导致分子之间的运动变得困难，最终使改性沥青的低温延度变小。

图3 延度随改性剂剂量变化图

但是对于星型改性剂而言，随着改性剂剂量的增大，其低温延度并没有较大的改变。这是因为星型改性剂特殊的四臂星型结构使改性剂之间较为致密，分子之间的相对滑动较为困难，所以低温延度显得较小。在剂量增大的时候，这种分子间的相对滑动并没有多大的改善，所以低温延度依然较小，未有较为明显的改观。

总体上而言，在改性剂掺量较低时，改性剂的类型对沥青的性能有着较大的影响。改性沥青的软化点随着改性剂剂量的增大而升高，改性剂剂量对改性沥青的针入度影响较小，对于低温延度，星型和线型改性剂差别也较为明显。改性沥青的微观结构发生了复杂的变化，对于改性沥青的各项性能影响也均不同。但随着掺量的增加，改性剂类型的影响变小，掺量的影响变大，且在掺量达到4.4%的时候，改性沥青的各项性能达到最优。

改性剂对于SK沥青的影响已经分析完毕，但对于其他的沥青，其影响是否相同，故此需要对其他的沥青做一个验证。我们选用的是壳牌-90号沥青，改性剂选用为岳阳石化的线型改性剂1301-1和燕山石化出产的星型改性剂4303。

3.2 SBS掺量对壳牌沥青的影响分析

1）SBS掺量对壳牌沥青软化点的影响分析

图4 软化点随改性剂剂量变化图

由图4可知，无论是线型改性剂还是星型改性剂，其软化点都随着改性剂剂量的增大而升高，改性剂剂量在3.6%-4.4%之间，改性沥青的软化点变化最快，剂量超过4.4%以后上升的速度开始放缓。

2）SBS掺量对壳牌沥青针入度的影响分析

图5 针入度随改性剂剂量变化图

由图5可知，改性剂剂量对沥青的针入度影响很小。对于线型改性剂，其针入度的变化很小，表明改性剂剂量对于壳牌沥青的影响较小，而对于星型改性剂来说，其针入度先是随着剂量的增大而下降，随后又开始了升高 ，但是总体上，变化的幅度很小。

3）SBS掺量对壳牌沥青延度的影响分析

由图6可知，线型改性剂和星型改性剂的剂量对改性沥青低温延度的影响变化是比较明显的。对于线型改性剂，沥青的低温延度随着改性剂剂量的增大而增大，剂量超过4.4%的时候，增长速度趋于平缓，而在剂量超过4.8%的时候，沥青的低温延度甚至出现了略微的下降。对于星型改性剂，沥青的低温延度随着改性剂剂量的增大，变化很小。

图6 延度随改性剂剂量变化图

4 结论

1）对于改性沥青而言，其软化点、针入度和低温延度随着改性剂剂量的增大，都出现了一定的变化。

2）总体上，改性沥青的软化点随着改性剂剂量的增大而增大，在改性剂剂量超过4.4%的时候，软化点增速明显放缓

3）对于星型改性剂，沥青的低温延度变化很小，而对于线型改性剂，沥青的低温延度随着改性剂剂量的增大而增大，在超过4.8%的时候，改性沥青的低温延度出现了衰减。

[1]张金升 张银燕 夏小裕 郝秀红.沥青材料[M].北京.化学工业出版社，2009

[2]王奕鹏； 杜洪波.SBS改性沥青路用性能的研究[J].公路，2005（1）

[3]李雯婵，樊亮，林荔萍.SBS掺量对改性沥青性能的影响[J].山东交通科技，2009,35-37.

[4]袁万杰，黄涛，孙长新.低剂量SBS改性沥青的路用性能[J].长安大学学报(自然科学版)，2009（5）