SBS改性沥青现场储存稳定性分析

闵祥波，倪永良，张健

（1.太仓市交通建设指挥部，太仓 215400 ；2.太仓市交通运输局，太仓 215400）

随着经济的不断发展，我国交通呈现重载、高速的发展趋势，为满足交通量和交通荷载的快速增长，交通行业对路面结构的性能要求越来越高。沥青路面以其成熟的施工工艺、优异的路用性能、舒适的行车体验及便捷的后期维护等优点而成为当前主流的道路路面类型[1-3]。而SBS 改性沥青因其制备工艺成熟、性能良好，被广泛应用于高性能沥青路面的建设当中[4-6]，这种路面胶结材料可显著提高沥青路面的使用寿命，并有效减少路面维护，提高通勤效率。

当前，SBS 改性沥青主要有两种不同的来源：一是从沥青生产厂家直接采购符合技术指标的SBS 改性沥青；二是采购重交沥青、改性剂及稳定剂等，并且通过自有设备，自行生产SBS改性沥青[7-8]。第一种方式优点在于简单便捷，无需投入生产设备，但由于改性沥青的性能具有时效性，从采购、运输、存储再到使用都需要一定的时间，这也为保证SBS 改性沥青的使用性能提出了更高的要求。第二种方式优点在于对沥青改性的各种原材料能够完全掌握，而且可以根据实际生产情况合理安排改性沥青的加工，做到随产随用，缺点在于需要有足够场地、机械设备及生产技术来支撑。

结合太仓346 国道（原308 省道）太仓段路面改善工程的实际情况，并且综合考虑施工进度、沥青质量及施工方沥青拌和楼现状之后，该工程采用直接从浙江威克新材料科技发展有限公司采购成品SBS 改性沥青的方案进行路面施工。由于SBS 改性沥青在其生产、运输、储存和施工过程中，沥青-聚合物体系的相容性将发生改变，从而引起改性沥青各项性能也不断发生变化[9-11]。为了确保SBS 改性沥青的使用性能，保证施工质量，工程管理方提出应对此SBS 改性沥青现场储存稳定性进行针对性的研究及探讨。

1 检测方案

1.1 试验材料及测试指标

试验所用SBS 改性沥青：浙江威克新材料科技发展有限公司生产的成品SBS 改性沥青，试验主要参考了两部分的测试指标：①以我国沥青针入度及黏度分级标准为基础的一系列国家标准参数；②针对具体使用环境要求，以老化性能为着重点的美国沥青PG 分级性能参数。

1.2 试验分组

设计了三个不同的加温储存方案（沥青均为同一份，同期取样）：

第①组：模拟改性沥青不加热储存，待沥青运到现场，取样后在室温下保存。然后每次检测1 组，试验前放入温度达到170 ℃的烘箱加热，再进行制件检测。

第②组：模拟改性沥青中温（140 ℃）储存，沥青运到现场后，在温度自然下降到140 ℃时，放入温度达到140 ℃的烘箱长期保存。然后每次检测1 组，试验前放入温度达到170 ℃的烘箱加热，再进行制件检测。

第③组：模拟改性沥青高温（170 ℃）储存，沥青运到现场后，在温度自然下降到140 ℃时（模拟入罐温度），放入温度达到170 ℃的烘箱长期保存，然后每次检测1 组。

1.3 检测周期

针对不同的加热储存温度，对检测周期做了一个初步的预计。各性能指标的测试方法按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[12]进行，具体试验方案、测试指标及测试周期见表1所示。

表1 检测方案

2 数据及分析

为全面研究SBS 改性沥青在不同储存方式、储存时间和储存温度下各项性能的变化，分别对SBS 改性沥青的针入度、延度、软化点、质量损失、针入度比、运动黏度、弹性恢复、溶解度、黏附性和G*/sinδ等性能指标进行测试，由于测试指标较多，为简化表格、便于查询，现将本次试验所涉及的性能测试指标的单位和要求值列于下表2 中，后文中所有数据均省略相应单位。

2.1 室温下储存的SBS 改性沥青

表3 为SBS 改性沥青在室温储存条件下的性能测试结果，由结果可以看出，各测试指标数据差异并不明显，因此可基本判定在本次检测周期范围内，该SBS 改性沥青于室温下保存时，其性能未发生显著改变。

表2 测试指标及相关要求值

表3 SBS 改性沥青在室温储存条件下的性能

2.2 170 ℃和140 ℃下储存的SBS 改性沥青

为更加全面研究SBS 改性沥青在170 ℃和140 ℃的储存条件下各项性能，对比了SBS 改性沥青的14 项性能指标，由于测试指标较多，为此这里根据试验结果的变化规律，将170 ℃和140 ℃的储存条件下SBS 改性沥青性能指标结果分为稳定指标和显著变化指标，并且重点分析了变化显著的性能指标。

2.2.1 稳定指标

在SBS 改性沥青分别储存在170 ℃和140 ℃条件下的质量损失、针入度比、弹性恢复、离析、溶解度和黏附性等性能指标测试结果如表4所示。

表4 170 ℃（第③组）及140 ℃（第②组）下储存的部分检测项目

由表4 可以看出，在本次检测周期范围内，不同存放时间对检测结果的影响并不显著。需要说明的是，针入度比虽然略有增长，但增幅不大。这说明随着保存时间的延长，改性沥青老化后的针入度的降低幅度，略小于其未老化时。另外，改性沥青在不同的保存温度下，相互间的差异并不明显。最后，与常温下保存相比，检测结果也十分接近，说明表4 中 质量损失、针入度比、弹性恢复、离析、溶解度和黏附性指标，对储存温度和时间的变化敏感性低。

2.2.2 显著变化指标

（1）试验现象观察

在170 ℃（第③组）测试进展到D04 以及在170 ℃（第②组）测试进展到D09 时，加热后的SBS 改性沥青，在表面开始出现一层硬壳状的物质，且该“硬壳”在加热后难以融化，如图1所示。为了保证试验的正常进行，取其下层的沥青进行试验。

图1 SBS 改性沥青

（2）测试结果分析

汇总了SBS 改性沥青分别储存在170 ℃和140 ℃条件下发生显著变化的性能指标：针入度、延度、软化点、老化后延度、运动黏度和G*/sinδ。根据测试结果分别绘制出各性能指标与储存时间的变化关系曲线，具体测试结果如图2 ～6所示。

A.针入度与储存时间的关系

由图2 可知，在不同温度（170 ℃和140 ℃）下，SBS 改性沥青的针入度随着时间而逐步降低，这可能与改性沥青随时间增大的空间硬化效应有关。显然，第③组（170 ℃）下降速率远大于第②组（140 ℃）。这说明温度越高，沥青的针入度下降越明显。值得注意的是，140 ℃储存条件下SBS 改性沥青的针入度在第5 天出现了明显波动。这可能是由于：第一，SBS 改性沥青从高温到中温保存，然后再加热到高温进行使用，相当于增加了一次反复加热的过程；第二，在中温保持的过程中，SBS 改性沥青表面出现了一层“硬壳”状物质，即SBS 改性沥青的性质发生了一些不可逆的变化，说明此温度对于改性沥青中的改性剂等添加成分存在着不利影响。

图2 针入度与储存时间的关系

B.延度与储存时间的关系

由图3 可知，原样SBS 改性沥青和RTFOT老化后沥青的延度都随着时间逐步降低，且第③组（170 ℃）下降速率均远大于第②组（140 ℃），这说明储存温度越高，沥青延度下降越明显；对于170 ℃储存下的原样SBS 改性沥青和RTFOT老化后沥青都是在第4 天开始出现不合格现象，而在140 ℃条件下，原样SBS 改性沥青和RTFOT老化后的SBS 改性沥青分别在第8 天和第9 天后才开始出现不合格现象。在140 ℃条件下，原样SBS 改性沥青和RTFOT 老化后的SBS 改性沥青的延度值均在第5 天出现明显波动，且原样SBS 改性沥青的延度值在第9 天后趋于稳定，而RTFOT 老化后的SBS 改性沥青的延度值在第11天后趋于稳定。

C.软化点与储存时间的关系

由图4 可知，在不同温度（170 ℃和140 ℃）下，SBS 改性沥青的软化点随着时间逐步降低，且两组曲线下降趋势较为一致。第②组（140 ℃）SBS 改性沥青的软化点在第9 天后开始低于要求值，说明此时的SBS 改性沥青的性能已经不满足要求。也说明了改性沥青出现了较为明显的离析，且高温储存条件下聚合物离析相比中温条件更明显。

图3 延度与储存时间的关系

图4 软化点与储存时间的关系

D.运动黏度与储存时间的关系

由图5 可知，在不同温度（170 ℃和140 ℃）下，SBS 改性沥青的运动黏度随着储存时间逐步增大，其中第③组（170 ℃）的运动黏度在前4天增幅较大，第4 天后增长趋势减缓。第②组（140 ℃）的运动黏度在前5 天增幅较大，在第5 天时运动黏度出现明显波动，到第9 天时，超过运动黏度要求值，说明此时的SBS 改性沥青性能不满足要求。

图5 运动黏度与储存时间的关系

E.G*/sinδ与储存时间的关系

由图6 可知，在在不同温度（170 ℃和140 ℃）下，原样、RTFOT 短期老化和PVA 长期老化的SBS 改性沥青的车辙因子均随着时间增加而逐步增大，且均是以波动形式递增，与针入度和运动黏度的趋势相同，改性沥青随着储存时间推移存在较为明显的硬化现象；RTFOT 和PVA 老化下的SBS 改性的车辙因子均为第③组（170 ℃）下增长速率远大于第②组（140 ℃）。

图6 G*/sinδ 与储存时间的关系

3 结论

上述检测结果，虽然受客观条件的限制，得到的数据相对有限，但也能对改性沥青在不同条件下的储存及使用有一个初步的认识。通过对该改性沥青在不同试验条件下得到的数据进行分析，可得到以下结论：

a）在室温下储存的SBS 改性沥青，在使用时经过一次加热，其性能基本不会发生显著变化；SBS 改性沥青在高温（170 ℃）和中温（140 ℃）条件下储存，由于反复加热，其性能随储存时间下降，且储存温度越高，其性能下降越显著。

b）即使在高温（如170 ℃）或中温（140 ℃）下短时间储存，SBS 改性沥青性能也会发生一定变化。如运动黏度随储存时间而不断增大，从而需要提高拌和使用温度，不利于冬季沥青路面的施工。此外，原样SBS 改性沥青的软化点随储存时间而逐渐下降，说明了改性沥青在储存时间下出现了较为明显的离析现象，且高温储存条件下聚合物离析相比中温条件更明显。建议施工时SBS 改性沥青应做到随产随用。

c）SBS 改性沥青在高温（如170 ℃）下储存到第4 天时，其部分指标已经出现了不满足设计要求的情况，因此，原则上从生产完毕到路面铺筑，此温度下建议应控制在3 天内。

SBS 改性沥青在中温（如140 ℃）下储存到第5 天时，其部分指标也已经出现了不满足设计要求的情况。而且，在整个试验时间长度范围内，数据存在着一定的波动，甚至个别性能在某一时间点上还出现了急剧的下滑。因此，原则上从生产完毕到路面铺筑，应控制在3 天左右，而且必须严禁反复加热。

因此在只能购买成品SBS 改性沥青而无法自行生产改性沥青的情况下，合理安排施工时间是关键。