仇小年 曹 貴 馮新玉

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)養(yǎng)護(hù)科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730030)

1 引言

近年來(lái)國(guó)內(nèi)部分建設(shè)項(xiàng)目中強(qiáng)制要求使用星型改性劑并且摻量不低于4.5%[1]，而這一要求在現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中沒(méi)有明確，并且部分學(xué)者通過(guò)研究認(rèn)為低劑量SBS改性瀝青混合料基本可達(dá)到普通改性瀝青混合料的性能指標(biāo)，而其經(jīng)濟(jì)-性能指標(biāo)則優(yōu)于普通改性瀝青[2]。因此，探究SBS摻量對(duì)改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的影響規(guī)律，對(duì)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目級(jí)的改性瀝青生產(chǎn)具有重要意義。

2 原材料與實(shí)驗(yàn)方案

2.1 主要原材料

本研究選用的瀝青為韓國(guó)SK-90號(hào)瀝青和殼牌瀝青，改性劑為岳陽(yáng)石化生產(chǎn)的1301-1線型改性劑和燕山石化出產(chǎn)的4303星型改性劑以及獨(dú)山子石化出產(chǎn)的星型T161B和線型1320-115改性劑，糠醛抽出油為山東大山出產(chǎn)，穩(wěn)定劑為甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)養(yǎng)護(hù)科技有限公司自主研發(fā)的“兆力牌”。

2.2 基質(zhì)瀝青

基質(zhì)瀝青為韓國(guó)SK-90號(hào)瀝青和殼牌-90號(hào)瀝青。

2.3 改性瀝青制作工藝

將瀝青和糠醛抽出油混合，快速升溫至180℃左右，加入改性劑，隨后保持溫度在180-190℃之間，剪切速率在5500r/min，剪切30分鐘，加入穩(wěn)定劑，再剪切5分鐘，放在烘箱里，置于175℃下發(fā)育2小時(shí)，隨后測(cè)量各項(xiàng)性能。對(duì)于星型改性劑，改性較為困難，所以剪切溫度控制在200℃左右，剪切時(shí)間在50分鐘左右。

3 結(jié)果分析

3.1 SBS摻量對(duì)SK瀝青的影響分析

1）SBS摻量對(duì)SK瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

圖1 軟化點(diǎn)隨改性劑劑量變化圖

由韓國(guó)SK瀝青在各個(gè)改性劑改性后不同摻量與軟化點(diǎn)的關(guān)系曲線圖1可知，改性瀝青的軟化點(diǎn)隨著改性劑劑量的增加呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在劑量達(dá)到4.0%時(shí)，上升的速度放緩，而當(dāng)劑量超過(guò)4.4%以后，增長(zhǎng)的幅度基本不大。同時(shí)星型改性劑改性效果比較明顯，軟化點(diǎn)得到顯著提升，且在劑量較低時(shí)軟化點(diǎn)就有比較明顯的升高；而線型改性劑的軟化點(diǎn)提升幅度要比星型的差。

2）SBS摻量對(duì)SK瀝青針入度的影響分析

圖2 針入度隨改性劑劑量變化圖

由韓國(guó)SK瀝青在各個(gè)改性劑改性后不同摻量與針入度的關(guān)系曲線圖2可知，改性瀝青的針入度隨著改性劑劑量的增大，出現(xiàn)了一些波動(dòng)，1320-115和T161B的針入度在改性劑劑量升到4.0%時(shí)出現(xiàn)下降，隨后在4.4%時(shí)又出現(xiàn)了升高，隨后又降低。而1301-1和4303改性劑的針入度變化則剛好相反，表明改性劑對(duì)瀝青針入度的影響比較大。這是由于SBS改性劑在瀝青中的分布發(fā)生了變化，在改性劑劑量較小時(shí)，SBS呈現(xiàn)為分散相，但隨著改性劑劑量的進(jìn)一步增大，改性劑在瀝青中的分布由分散相變?yōu)榱诉B續(xù)相，導(dǎo)致改性瀝青整體的相態(tài)發(fā)生了變化，使得整體的吉布斯自由能變小，從而使改性瀝青的針入度發(fā)生了變化。

3）SBS摻量對(duì)SK瀝青延度的影響分析

由韓國(guó)SK瀝青在各個(gè)改性劑改性后不同摻量與延度的關(guān)系曲線圖3中可以發(fā)現(xiàn)，改性劑對(duì)改性瀝青低溫延度的影響比較大，此時(shí)星型和線型的差別就比較明顯的呈現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于線型改性劑而言，低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，劑量在4.4%時(shí)其延度達(dá)到最大值，但在劑量增大到4.8%的時(shí)候，低溫延度反而減小，表明并非改性劑劑量越大其低溫延度也越大。這說(shuō)明低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，存在著一定的范圍。微觀顯示為改性劑劑量的持續(xù)增大，使改性劑在瀝青中由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，分子之間變得更加的致密，導(dǎo)致分子之間的運(yùn)動(dòng)變得困難，最終使改性瀝青的低溫延度變小。

圖3 延度隨改性劑劑量變化圖

但是對(duì)于星型改性劑而言，隨著改性劑劑量的增大，其低溫延度并沒(méi)有較大的改變。這是因?yàn)樾切透男詣┨厥獾乃谋坌切徒Y(jié)構(gòu)使改性劑之間較為致密，分子之間的相對(duì)滑動(dòng)較為困難，所以低溫延度顯得較小。在劑量增大的時(shí)候，這種分子間的相對(duì)滑動(dòng)并沒(méi)有多大的改善，所以低溫延度依然較小，未有較為明顯的改觀。

總體上而言，在改性劑摻量較低時(shí)，改性劑的類(lèi)型對(duì)瀝青的性能有著較大的影響。改性瀝青的軟化點(diǎn)隨著改性劑劑量的增大而升高，改性劑劑量對(duì)改性瀝青的針入度影響較小，對(duì)于低溫延度，星型和線型改性劑差別也較為明顯。改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了復(fù)雜的變化，對(duì)于改性瀝青的各項(xiàng)性能影響也均不同。但隨著摻量的增加，改性劑類(lèi)型的影響變小，摻量的影響變大，且在摻量達(dá)到4.4%的時(shí)候，改性瀝青的各項(xiàng)性能達(dá)到最優(yōu)。

改性劑對(duì)于SK瀝青的影響已經(jīng)分析完畢，但對(duì)于其他的瀝青，其影響是否相同，故此需要對(duì)其他的瀝青做一個(gè)驗(yàn)證。我們選用的是殼牌-90號(hào)瀝青，改性劑選用為岳陽(yáng)石化的線型改性劑1301-1和燕山石化出產(chǎn)的星型改性劑4303。

3.2 SBS摻量對(duì)殼牌瀝青的影響分析

1）SBS摻量對(duì)殼牌瀝青軟化點(diǎn)的影響分析

圖4 軟化點(diǎn)隨改性劑劑量變化圖

由圖4可知，無(wú)論是線型改性劑還是星型改性劑，其軟化點(diǎn)都隨著改性劑劑量的增大而升高，改性劑劑量在3.6%-4.4%之間，改性瀝青的軟化點(diǎn)變化最快，劑量超過(guò)4.4%以后上升的速度開(kāi)始放緩。

2）SBS摻量對(duì)殼牌瀝青針入度的影響分析

圖5 針入度隨改性劑劑量變化圖

由圖5可知，改性劑劑量對(duì)瀝青的針入度影響很小。對(duì)于線型改性劑，其針入度的變化很小，表明改性劑劑量對(duì)于殼牌瀝青的影響較小，而對(duì)于星型改性劑來(lái)說(shuō)，其針入度先是隨著劑量的增大而下降，隨后又開(kāi)始了升高 ，但是總體上，變化的幅度很小。

3）SBS摻量對(duì)殼牌瀝青延度的影響分析

由圖6可知，線型改性劑和星型改性劑的劑量對(duì)改性瀝青低溫延度的影響變化是比較明顯的。對(duì)于線型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，劑量超過(guò)4.4%的時(shí)候，增長(zhǎng)速度趨于平緩，而在劑量超過(guò)4.8%的時(shí)候，瀝青的低溫延度甚至出現(xiàn)了略微的下降。對(duì)于星型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大，變化很小。

圖6 延度隨改性劑劑量變化圖

4 結(jié)論

1）對(duì)于改性瀝青而言，其軟化點(diǎn)、針入度和低溫延度隨著改性劑劑量的增大，都出現(xiàn)了一定的變化。

2）總體上，改性瀝青的軟化點(diǎn)隨著改性劑劑量的增大而增大，在改性劑劑量超過(guò)4.4%的時(shí)候，軟化點(diǎn)增速明顯放緩

3）對(duì)于星型改性劑，瀝青的低溫延度變化很小，而對(duì)于線型改性劑，瀝青的低溫延度隨著改性劑劑量的增大而增大，在超過(guò)4.8%的時(shí)候，改性瀝青的低溫延度出現(xiàn)了衰減。

[1]張金升 張銀燕 夏小裕 郝秀紅.瀝青材料[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2009

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

[3]李雯嬋，樊亮，林荔萍.SBS摻量對(duì)改性瀝青性能的影響[J].山東交通科技，2009,35-37.

[4]袁萬(wàn)杰，黃濤，孫長(zhǎng)新.低劑量SBS改性瀝青的路用性能[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009（5）