复合改性沥青的主要技术性能

赵广生

(哈尔滨市宾县交通局货运站，黑龙江 哈尔滨 150400)

0 引 言

对基质沥青掺入适量的添加剂，指标高性能的改性沥青是提高沥青混合料性能的常用方法，纳米膨润土是一种良好的改性沥青添加剂，可以有效提高沥青的高温性能。但纳米膨润土的掺入对于沥青混合料的低温性能有负面影响，沥青的延度会随着纳米膨润土掺量的增大而减小。而SBR(丁苯橡胶)是一种高分子橡胶材料外掺剂，在沥青中加入SBR可以有效改善沥青的低温抗裂性，对沥青的柔韧性也具有改善效果。本文在先前研究的基础上，以纳米膨润土最佳掺量时的改性沥青为基础，系统研究SBR掺量对复合改性沥青针入度、软化点、延度指标的影响规律，确定SBR的最佳掺量，得出高性能的纳米膨润土-SBR复合改性沥青，进而提高沥青路面的使用性能。

1 原材料性质

1.1 基质沥青

本文试验采用的基质沥青为伦特70#，其主要技术性能如表1所示。

1.2 SBR

本文采用两种SBR改性剂分别进行试验，一种为液体SBR(SBR-A)，另一种为固体粉末(SBR-B)，两种SBR的主要技术指标分别如表2、表3所示。

表2 SBR-A的技术指标

表3 SBR-B的技术指标

1.3 纳米膨润土改性沥青

试验研究结果表明，有机纳米膨润土产量为4%时，纳米膨润土改性沥青的技术与经济性能最佳，因而本文研究的纳米膨润土-SBR复合改性沥青是以有机纳米膨润土掺量为4%时改性沥青为基础，进而掺加不量的SBR进行复合改性。纳米膨润土改性沥青的主要技术指标如表4所示。

表4 纳米膨润土改性沥青的技术指标

2 试验方案

将纳米膨润土改性沥青加热至加热170～180 ℃，掺量分别为0%、4%、6%、8%和10%的SBR，开启高速剪切乳化机，进行搅拌，转速为5 000转/min，持续30 min结束；继续控制沥青的温度在170～180 ℃，并且人工搅拌30 min以确保改性沥青发育良好。

3 试验结果与分析

3.1 针入度

根据相关试验方法，测得不同SBR掺量情况下，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的针入度试验结果，如图1所示。

图1 SBR掺量对针入度的影响规律

试验结果表明，随着SBR掺量的增大，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的针入度逐步降低。说明有SBR能明显改善改性沥青的高温性能。相对于基质沥青和仅掺4%有机膨润土的纳米膨润土改性沥青而言，当SBR-A掺量为6%时，纳米针入度分别降低了膨润土-SBR复合改性沥青的25 ℃针入度分别降低了9.7%和4.0%，而当SBR-B掺量为6%时，复合改性沥青的25 ℃针入度分别降低11.1%和5.3%。这主要是因为SBR是一种橡胶制品，将其掺入沥青后，可以改善沥青的黏度，使得针入度降低，高温性能提高。另外，SBR-B对针入度的影响大于SBR-A。

3.2 软化点

试验测得不同SBR掺量情况下，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的软化点，如图2所示。

图2 SBR掺量对软化点的影响规律

从图2中的试验结果可以看出，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的软化点随着SBR的掺量的增大而提高，并且当SBR掺量超过6%之后，软化点上升趋势变缓慢。因为随着SBR的掺量增大，改性沥青的黏度增大，软化点提升，而SBR本身是一种橡胶产品，受自身熔点限制，当掺量达到一定程度之后，复合改性沥青的软化点提升速度变得缓慢。

3.3 延度

试验测得不同SBR掺量时，纳米膨润土-SBR复合改性沥青10 ℃时的延度，如图3所示。

图3 SBR掺量对延度的影响规律

图3的试验结果表明，随着SBR的掺量的增大，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的延度先增大后减小，在6%掺量时达到最大，此时低温性能最佳，超过此掺量后延度稍有降低。这主要是因为，随着SBR掺入量的增加，纳米膨润土-SBR复合改性沥青的黏度、低温时的韧性和抵抗裂缝生成的能力均增大，但当掺量超过一定剂量之后，SBR在沥青基体中的存在形式由剥离型变为插层型，稳定性增大，而低温抗裂性能和韧性降低，表现为纳米膨润土-SBR复合改性沥青的延度先增大后减小。同时，相同掺量情况下，SBR-B对复合改性沥青的延度增大值明显大于SBR-A；相对于SBR掺量为0%的延度，在掺量为6%时，两种SBR的纳米膨润土-SBR复合改性沥青的延度分别提高了9.1%和19.7%。

因而，综合考虑不同SBR掺量情况下改性沥青针入度、软化点、延度沥青三大指标的试验结果，可以确定纳米膨润土-SBR复合改性沥青中的SBR最佳掺量为6%。

4 结 论

针对纳米膨润土改性沥青的低温性能缺陷，本文采用两种SBR作为复合改性剂，对纳米膨润土-SBR复合改性沥青的软化点、针入度和延度进行了系统的实验研究，确定了SBR的最佳掺量。主要结论如下。

(1)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的针入度随着SBR掺量的增大而降低。说明有SBR能明显改善改性沥青的高温性能。相对于基质沥青和仅掺4%有机膨润土的纳米膨润土改性沥青而言，当SBR-A掺量为6%时，纳米针入度分别降低了膨润土-SBR复合改性沥青的25 ℃针入度分别降低了9.7%和4.0%，而当SBR-B掺量为6%时，复合改性沥青的25 ℃针入度分别降低11.1%和5.3%。

(2)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的软化点随着SBR的掺量的增大而提高，并且当SBR掺量超过6%之后，软化点上升趋势变缓慢。

(3)纳米膨润土-SBR复合改性沥青的延度先增大后减小，在6%掺量时达到最大，此时低温性能最佳，超过此掺量后延度稍有降低。

(4)综合考虑不同SBR掺量情况下改性沥青针入度、软化点、延度沥青三大指标的试验结果，可以确定纳米膨润土-SBR复合改性沥青中的SBR最佳掺量为6%。