黃炳輪，王顯華，廖乃鳳

(廣東粵運(yùn)佳富實(shí)業(yè)有限公司，廣東東莞 523980)

?

降粘劑對(duì)高摻量SBS改性瀝青性能影響研究

黃炳輪，王顯華，廖乃鳳

(廣東粵運(yùn)佳富實(shí)業(yè)有限公司，廣東東莞 523980)

摘要：研究了不同種類(lèi)和摻量的降粘劑對(duì)高摻量SBS改性瀝青軟化點(diǎn)、針入度、延度、運(yùn)動(dòng)粘度、老化延度等常規(guī)指標(biāo)的影響；通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)進(jìn)行瀝青高溫路用性能測(cè)定，研究了降粘劑對(duì)高摻量SBS改性瀝青高溫車(chē)轍性能的影響。結(jié)果表明，摻入降粘劑既可以降低高摻量SBS改性瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度，又可以提高改性瀝青的高溫性能。

關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青，PG等級(jí)，降粘劑，高溫性能

研究表明，SBS改性瀝青能有效提高混合料的高溫性能、低溫性能及抗疲勞性能，其在公路建設(shè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1-2]。隨著SHARP(美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃)等級(jí)的公布和實(shí)施，瀝青PG分級(jí)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)受到普遍認(rèn)可，并在越來(lái)越多的地區(qū)推廣使用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)普通SBS改性瀝青的技術(shù)已相當(dāng)成熟，但對(duì)于高性能SBS改性瀝青如PG76、PG82的生產(chǎn)仍存在不少問(wèn)題。為了提高改性瀝青的PG分級(jí)，目前常用的方法是提高改性瀝青中SBS改性劑的摻量，從而導(dǎo)致SBS改性瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度變大，使瀝青混合料的拌合和碾壓難度增大。本文通過(guò)往高摻量SBS改性瀝青中摻入不同種類(lèi)和摻量的降粘劑，研究了降粘劑對(duì)高摻量SBS改性瀝青性能的影響，試圖找到一種能有效降低高摻量SBS改性瀝青運(yùn)動(dòng)粘度的方法。

1試驗(yàn)部分

1.1原材料

(1)SBS改性瀝青：某進(jìn)口品牌70#A級(jí)道路石油瀝青作為基質(zhì)瀝青，采用常規(guī)改性方法制成SBS改性劑摻量為6.5%的改性瀝青樣品，該瀝青樣品除運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)大以外，其他指標(biāo)能滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)I-D及PG76改性瀝青要求。

(2)降粘劑

Sasobit為德國(guó)Sasol-Wax公司產(chǎn)品，外觀(guān)呈白色顆粒狀，不溶于水，熔點(diǎn)大約為99℃，超過(guò)116℃可完全溶解在瀝青中，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械攪拌即可均勻分散于瀝青膠結(jié)料中[3]。

塞克SAK是上海城鴻道路新材料有限公司自主研發(fā)的SAK系列溫拌瀝青改性劑，淡黃色粉末，是在Sasobit的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。

阿克蘇N2600是德國(guó)諾貝爾阿克蘇溫拌劑產(chǎn)品，主要應(yīng)用于制作乳化用改性瀝青的降粘劑，主要成分未知。

1.2SBS改性瀝青的制備

將基質(zhì)瀝青預(yù)熱至170℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5%的SBS改性劑后用高速剪切機(jī)剪切，溫度控制在180℃～190℃之間，完成后按0%、1%、2%的比例添加降粘劑，并在170℃溫度下繼續(xù)攪拌1.5h制得改性瀝青樣品。

1.3試驗(yàn)方法

SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)、針入度、延度、運(yùn)動(dòng)粘度等常規(guī)指標(biāo)按行業(yè)規(guī)范JTG F40-2004《公路瀝青路面施工規(guī)范》[4]以及JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[5]相關(guān)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，并按照SHARP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)試驗(yàn)，以表征瀝青高溫抗車(chē)轍性能，確定瀝青的PG等級(jí)。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1降粘劑對(duì)SBS改性瀝青常規(guī)指標(biāo)的影響

軟化點(diǎn)、針入度、延度是評(píng)價(jià)瀝青的常規(guī)三大指標(biāo)，也是表征改性瀝青性能的重要指標(biāo)。針入度反映瀝青軟硬程度，軟化點(diǎn)表征瀝青稠度，5℃延度表征瀝青的低溫性能，在一定程度上代表瀝青的低溫抗裂性能。添加不同降粘劑后測(cè)得SBS改性瀝青常規(guī)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

由表1可知，基質(zhì)瀝青按常規(guī)改性方法添加6.5% SBS改性劑后，除135℃運(yùn)動(dòng)粘度偏大以外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)I-D改性瀝青要求；添加三種不同降粘劑后，軟化點(diǎn)指標(biāo)變化不大，這是由于當(dāng)SBS改性劑添加量達(dá)到6.5%時(shí)，改性瀝青的軟化點(diǎn)已達(dá)93.5℃，說(shuō)明瀝青的稠度已經(jīng)很高，添加降粘劑能一定程度上提高軟化點(diǎn)，但其影響不是很大。其他指標(biāo)影響分析如下：

(1)Sasobit對(duì)SBS改性瀝青物理性能的影響

添加1%的Sasobit后，運(yùn)動(dòng)粘度下降至2.78Pa·s，能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求(不大于3.0Pa·s，下同)；針入度下降8.5，延度降低10cm，變化明顯；老化延度降低11cm，但仍能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求(不小于15cm，下同)。Sasobit添加量上升到2%后，運(yùn)動(dòng)粘度進(jìn)一步下降；針入度已降到40以下，已達(dá)不到國(guó)標(biāo)I-D要求(針入度要求為40～60，下同)；老化延度也達(dá)不到規(guī)范要求。由此可見(jiàn)，Sasobit的添加能顯著影響改性瀝青的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)，隨著Sasobit添加量的增加，運(yùn)動(dòng)粘度不斷降低，同時(shí)針入度、延度及老化延度相應(yīng)有明顯降低。這是由于Sasobit主要成分為硬蠟，高溫時(shí)蠟分子溶解進(jìn)瀝青中從而降低瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度，低溫時(shí)這些溶解的蠟分子又形成粗大晶體析出，使瀝青變硬變脆，影響了其低溫性能[6]。因此在制作高摻量SBS改性瀝青時(shí)，可根據(jù)基質(zhì)瀝青的不同，在不影響其他性能指標(biāo)的前提下按1%～2%比例進(jìn)行添加。

(2)SAK對(duì)SBS改性瀝青物理性能的影響

添加1%的SAK后，運(yùn)動(dòng)粘度降低0.18Pa·s，能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求；針入度降低3.5，延度下降3.8cm；老化延度下降7cm。加入2%的SAK后，運(yùn)動(dòng)粘度進(jìn)一步降低，但降幅不明顯；針入度、延度及老化延度也進(jìn)一步降低，但仍能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求，與摻量相同的Sasobit相比，其老化延度相對(duì)降低較小。根據(jù)SAK的性能特點(diǎn)，在制作高摻量SBS改性瀝青時(shí)，為了能使運(yùn)動(dòng)粘度滿(mǎn)足規(guī)范要求，其摻量應(yīng)大于2%，但同時(shí)要兼顧其他指標(biāo)的變化。

(3)N2600對(duì)SBS改性瀝青物理性能的影響

添加1%的N2600后，運(yùn)動(dòng)粘度降低0.19Pa·s，能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求；與其他兩種降粘劑不同，針入度與延度是提高的，針入度提高4.3，延度提高3.6cm。當(dāng)N2600的添加量為2%時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度進(jìn)一步降低，針入度、延度和老化延度等指標(biāo)與未添加時(shí)相比相差不大。由于N2600是一種能誘發(fā)瀝青發(fā)泡的溫拌材料，添加N2600后使改性瀝青形成一定數(shù)量的泡沫，從而使運(yùn)動(dòng)粘度降低。由于該降粘劑未破壞改性瀝青的原有結(jié)構(gòu)，其對(duì)改性瀝青物理性能的影響不如其他降粘劑明顯。從對(duì)SBS改性瀝青總體性能影響來(lái)看，N2600是三種產(chǎn)品中最理想的，在制作高摻量SBS改性瀝青時(shí)其摻加量可大于2%而對(duì)其他指標(biāo)影響很小。

綜上所述，在摻量相同的情況下，Sasobit的降粘效果明顯優(yōu)于SAK和 N2600。

2.2降粘劑對(duì)SBS改性瀝青流變性能的影響

眾所周知，瀝青是典型的粘彈性綜合體，其主要成分為瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、飽和分和芳香分，添加降粘劑后，其與瀝青各組分相互作用，從而起到降低瀝青運(yùn)動(dòng)粘度的效果。本文采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀測(cè)定了各組SBS改性瀝青抗車(chē)轍因子G*/sinδ，確定各組瀝青的高溫路用性能PG等級(jí)，并通過(guò)其變化來(lái)表征降粘劑對(duì)SBS改性瀝青流變性能的影響(見(jiàn)表2)。

表2　各組SBS改性瀝青PG等級(jí)

由表2可知，未添加降粘劑時(shí)改性瀝青的高溫路用性能分級(jí)為PG76，當(dāng)Sasobit的添加量為1%時(shí)，SBS改性瀝青的高溫路用性能分級(jí)為PG82，比未添加時(shí)提高了一個(gè)等級(jí)，而添加量為2%時(shí)，SBS改性瀝青的高溫路用性能分級(jí)為PG88，其高溫分級(jí)又比原先添加1% Sasobit降粘劑時(shí)的改性瀝青提高了一個(gè)PG等級(jí)，由此可見(jiàn)，隨著Sasobit摻量的提高，改性瀝青PG分級(jí)也不斷提高，說(shuō)明Sasobit能顯著提高改性瀝青的高溫性能。而其他兩種降粘劑在摻量為2%時(shí)其PG等級(jí)未發(fā)生變化，提高改性瀝青高溫性能的效果并不明顯。

綜合考慮降粘劑對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度及PG等級(jí)的影響，Sasobit的降粘效果最為明顯，同時(shí)能顯著提高改性瀝青的PG等級(jí)，若要制作高性能等級(jí)(如PG82) SBS改性瀝青，選用Sasobit效果最好，在保證其他瀝青指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下，其最佳添加量為1%～2%。

3結(jié)論

(1)降粘劑的添加對(duì)改性瀝青軟化點(diǎn)影響不大，Sasobit與SAK使改性瀝青的針入度、延度和老化延度顯著下降，N2600對(duì)改性瀝青的指標(biāo)影響不大。

(2)三種降粘劑均能降低高摻量SBS改性瀝青的運(yùn)動(dòng)粘度，在摻量相同的情況下，Sasobit的降粘效果明顯優(yōu)于SAK和 N2600。

(3)DSR試驗(yàn)結(jié)果表明，Sasobit的添加能顯著提高改性瀝青的PG等級(jí)，若要制作高性能等級(jí)(如PG82) SBS改性瀝青，選用Sasobit效果最好，其最佳摻量為1%～2%。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈金安.改性瀝青與SMA瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 孔憲明，余劍英.低摻量SBS改性瀝青的相容穩(wěn)定性[J].新型建筑材料，2003(9)：44-46.

[3] 李興民，李波.Sasobit溫拌劑對(duì)改性瀝青混合料體積參數(shù)的影響[J].中國(guó)建材科技，2011(4)：54-58.

[4] JTG F40-2004公路瀝青路面施工規(guī)范[S].

[5] JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[6] 吳耀東.降粘劑Sasobit對(duì)溫拌瀝青的性能與評(píng)價(jià)[J].北方交通，2011(2)：7-10.

中圖分類(lèi)號(hào)：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