降粘剂对高掺量SBS改性沥青性能影响研究

黄炳轮，王显华，廖乃凤

(广东粤运佳富实业有限公司，广东东莞 523980)



降粘剂对高掺量SBS改性沥青性能影响研究

黄炳轮，王显华，廖乃凤

(广东粤运佳富实业有限公司，广东东莞 523980)

摘要：研究了不同种类和掺量的降粘剂对高掺量SBS改性沥青软化点、针入度、延度、运动粘度、老化延度等常规指标的影响；通过动态剪切流变仪(DSR)进行沥青高温路用性能测定，研究了降粘剂对高掺量SBS改性沥青高温车辙性能的影响。结果表明，掺入降粘剂既可以降低高掺量SBS改性沥青的运动粘度，又可以提高改性沥青的高温性能。

关键词：SBS改性沥青，PG等级，降粘剂，高温性能

研究表明，SBS改性沥青能有效提高混合料的高温性能、低温性能及抗疲劳性能，其在公路建设中得到越来越广泛的应用[1-2]。随着SHARP(美国战略公路研究计划)等级的公布和实施，沥青PG分级指标在国内受到普遍认可，并在越来越多的地区推广使用。经过多年的发展，我国生产普通SBS改性沥青的技术已相当成熟，但对于高性能SBS改性沥青如PG76、PG82的生产仍存在不少问题。为了提高改性沥青的PG分级，目前常用的方法是提高改性沥青中SBS改性剂的掺量，从而导致SBS改性沥青的运动粘度变大，使沥青混合料的拌合和碾压难度增大。本文通过往高掺量SBS改性沥青中掺入不同种类和掺量的降粘剂，研究了降粘剂对高掺量SBS改性沥青性能的影响，试图找到一种能有效降低高掺量SBS改性沥青运动粘度的方法。

1试验部分

1.1原材料

(1)SBS改性沥青：某进口品牌70#A级道路石油沥青作为基质沥青，采用常规改性方法制成SBS改性剂掺量为6.5%的改性沥青样品，该沥青样品除运动粘度过大以外，其他指标能满足国标I-D及PG76改性沥青要求。

(2)降粘剂

Sasobit为德国Sasol-Wax公司产品，外观呈白色颗粒状，不溶于水，熔点大约为99℃，超过116℃可完全溶解在沥青中，再经过简单机械搅拌即可均匀分散于沥青胶结料中[3]。

塞克SAK是上海城鸿道路新材料有限公司自主研发的SAK系列温拌沥青改性剂，淡黄色粉末，是在Sasobit的基础上改进而来。

阿克苏N2600是德国诺贝尔阿克苏温拌剂产品，主要应用于制作乳化用改性沥青的降粘剂，主要成分未知。

1.2SBS改性沥青的制备

将基质沥青预热至170℃，加入质量分数为6.5%的SBS改性剂后用高速剪切机剪切，温度控制在180℃～190℃之间，完成后按0%、1%、2%的比例添加降粘剂，并在170℃温度下继续搅拌1.5h制得改性沥青样品。

1.3试验方法

SBS改性沥青的软化点、针入度、延度、运动粘度等常规指标按行业规范JTG F40-2004《公路沥青路面施工规范》[4]以及JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[5]相关试验方法进行测试，并按照SHARP标准进行动态剪切流变仪(DSR)试验，以表征沥青高温抗车辙性能，确定沥青的PG等级。

2试验结果与分析

2.1降粘剂对SBS改性沥青常规指标的影响

软化点、针入度、延度是评价沥青的常规三大指标，也是表征改性沥青性能的重要指标。针入度反映沥青软硬程度，软化点表征沥青稠度，5℃延度表征沥青的低温性能，在一定程度上代表沥青的低温抗裂性能。添加不同降粘剂后测得SBS改性沥青常规性能指标见表1。

由表1可知，基质沥青按常规改性方法添加6.5% SBS改性剂后，除135℃运动粘度偏大以外，其他各项指标均优于国标I-D改性沥青要求；添加三种不同降粘剂后，软化点指标变化不大，这是由于当SBS改性剂添加量达到6.5%时，改性沥青的软化点已达93.5℃，说明沥青的稠度已经很高，添加降粘剂能一定程度上提高软化点，但其影响不是很大。其他指标影响分析如下：

(1)Sasobit对SBS改性沥青物理性能的影响

添加1%的Sasobit后，运动粘度下降至2.78Pa·s，能满足国家规范要求(不大于3.0Pa·s，下同)；针入度下降8.5，延度降低10cm，变化明显；老化延度降低11cm，但仍能满足国家规范要求(不小于15cm，下同)。Sasobit添加量上升到2%后，运动粘度进一步下降；针入度已降到40以下，已达不到国标I-D要求(针入度要求为40～60，下同)；老化延度也达不到规范要求。由此可见，Sasobit的添加能显著影响改性沥青的各项物理性能指标，随着Sasobit添加量的增加，运动粘度不断降低，同时针入度、延度及老化延度相应有明显降低。这是由于Sasobit主要成分为硬蜡，高温时蜡分子溶解进沥青中从而降低沥青的运动粘度，低温时这些溶解的蜡分子又形成粗大晶体析出，使沥青变硬变脆，影响了其低温性能[6]。因此在制作高掺量SBS改性沥青时，可根据基质沥青的不同，在不影响其他性能指标的前提下按1%～2%比例进行添加。

(2)SAK对SBS改性沥青物理性能的影响

添加1%的SAK后，运动粘度降低0.18Pa·s，能满足国家规范要求；针入度降低3.5，延度下降3.8cm；老化延度下降7cm。加入2%的SAK后，运动粘度进一步降低，但降幅不明显；针入度、延度及老化延度也进一步降低，但仍能满足国家规范要求，与掺量相同的Sasobit相比，其老化延度相对降低较小。根据SAK的性能特点，在制作高掺量SBS改性沥青时，为了能使运动粘度满足规范要求，其掺量应大于2%，但同时要兼顾其他指标的变化。

(3)N2600对SBS改性沥青物理性能的影响

添加1%的N2600后，运动粘度降低0.19Pa·s，能满足国家规范要求；与其他两种降粘剂不同，针入度与延度是提高的，针入度提高4.3，延度提高3.6cm。当N2600的添加量为2%时，运动粘度进一步降低，针入度、延度和老化延度等指标与未添加时相比相差不大。由于N2600是一种能诱发沥青发泡的温拌材料，添加N2600后使改性沥青形成一定数量的泡沫，从而使运动粘度降低。由于该降粘剂未破坏改性沥青的原有结构，其对改性沥青物理性能的影响不如其他降粘剂明显。从对SBS改性沥青总体性能影响来看，N2600是三种产品中最理想的，在制作高掺量SBS改性沥青时其掺加量可大于2%而对其他指标影响很小。

综上所述，在掺量相同的情况下，Sasobit的降粘效果明显优于SAK和 N2600。

2.2降粘剂对SBS改性沥青流变性能的影响

众所周知，沥青是典型的粘弹性综合体，其主要成分为沥青质、胶质、饱和分和芳香分，添加降粘剂后，其与沥青各组分相互作用，从而起到降低沥青运动粘度的效果。本文采用动态剪切流变仪测定了各组SBS改性沥青抗车辙因子G*/sinδ，确定各组沥青的高温路用性能PG等级，并通过其变化来表征降粘剂对SBS改性沥青流变性能的影响(见表2)。

表2　各组SBS改性沥青PG等级

由表2可知，未添加降粘剂时改性沥青的高温路用性能分级为PG76，当Sasobit的添加量为1%时，SBS改性沥青的高温路用性能分级为PG82，比未添加时提高了一个等级，而添加量为2%时，SBS改性沥青的高温路用性能分级为PG88，其高温分级又比原先添加1% Sasobit降粘剂时的改性沥青提高了一个PG等级，由此可见，随着Sasobit掺量的提高，改性沥青PG分级也不断提高，说明Sasobit能显著提高改性沥青的高温性能。而其他两种降粘剂在掺量为2%时其PG等级未发生变化，提高改性沥青高温性能的效果并不明显。

综合考虑降粘剂对运动粘度及PG等级的影响，Sasobit的降粘效果最为明显，同时能显著提高改性沥青的PG等级，若要制作高性能等级(如PG82) SBS改性沥青，选用Sasobit效果最好，在保证其他沥青指标满足规范要求的前提下，其最佳添加量为1%～2%。

3结论

(1)降粘剂的添加对改性沥青软化点影响不大，Sasobit与SAK使改性沥青的针入度、延度和老化延度显著下降，N2600对改性沥青的指标影响不大。

(2)三种降粘剂均能降低高掺量SBS改性沥青的运动粘度，在掺量相同的情况下，Sasobit的降粘效果明显优于SAK和 N2600。

(3)DSR试验结果表明，Sasobit的添加能显著提高改性沥青的PG等级，若要制作高性能等级(如PG82) SBS改性沥青，选用Sasobit效果最好，其最佳掺量为1%～2%。

参考文献

[1] 沈金安.改性沥青与SMA沥青路面[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 孔宪明，余剑英.低掺量SBS改性沥青的相容稳定性[J].新型建筑材料，2003(9)：44-46.

[3] 李兴民，李波.Sasobit温拌剂对改性沥青混合料体积参数的影响[J].中国建材科技，2011(4)：54-58.

[4] JTG F40-2004公路沥青路面施工规范[S].

[5] JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[6] 吴耀东.降粘剂Sasobit对温拌沥青的性能与评价[J].北方交通，2011(2)：7-10.

中图分类号：U 4

Study of the Influence of Viscosity Reducers on the Performance of High Dosage SBS Modified Asphalt

HUANG Bing-lun，WANG Xian-hua，LIAO Nai-feng

(Guangdong Yueyunjiafu Industrial Co.，Ltd.，Dongguan 523980，Guangdong，China)

Abstract：It was studied that viscosity reducers of different kinds and dosage had an impact on the conventional parameters of high dosage SBS modified asphalt，such as softening point，needle penetration，ductility，kinematic viscosity and aging performance. The influence of the rolling performance of high dosage SBS modified asphalt，which was resulted from the viscosity reducers，had been studied through determining the pavement performance under high temperature by using of a dynamic shear rheometer (DSR). The result indicated that adding viscosity reducers can not only reduce the kinematic viscosity of high dosage SBS modified asphalt，but also improve the performance of modified asphalt under high temperature.

Key words：SBS modified asphalt，PG grade，viscosity reducer，the performance under high temperature