劉志前 張振平

引言

瀝青材料，主要的組成部分為碳?xì)浠衔锖头墙饘傺苌锝M成的一種混合物。因此在具體的施工使用過程中，往往為了提升瀝青材料的綜合性能，而采取摻入苯乙烯、丁二烯、苯乙烯鍛共聚物的方式對其性能進(jìn)行改善。SBS為保證優(yōu)質(zhì)的彈性，將瀝青中的輕質(zhì)成分加以吸收，這樣瀝青材料就能夠迅速的膨脹。在瀝青材料達(dá)到改良效果后，形成的瀝青組分與SBS相互交聯(lián)互鎖雙連續(xù)相交同體，以確保改性效果達(dá)到預(yù)期最佳效果。由于SBS改性瀝青自身具有高低溫性能優(yōu)良的特點，因此其已經(jīng)改廣泛的應(yīng)用于高等級公路瀝青路面工程的施工中。另外，道路瀝青工程在使用SBS改性瀝青時，經(jīng)常在氧、陽光的作用下，導(dǎo)致瀝青材料因為發(fā)生老化現(xiàn)象而變得脆硬，最終導(dǎo)致瀝青低溫性能與耐疲勞性能的下降，再加上長期受到交通荷載以及溫度應(yīng)力的作用，而導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，所以，瀝青材料的抗熱、抗氧化、抗老化等性能已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注。

1 瀝青老化影響因素

環(huán)境、分子結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境等各方面因素都是導(dǎo)致瀝青出現(xiàn)老化現(xiàn)象的主要因素。瀝青材料其加工、運輸、拌和、攤鋪、碾壓以及最終的使用，都會受到不同環(huán)境的作用，導(dǎo)致出現(xiàn)揮發(fā)以及氧化的問題，使得最終出現(xiàn)瀝青材料出現(xiàn)持續(xù)老化的現(xiàn)象。瀝青混合料在拌和上層、鋪筑時，瀝青主要表現(xiàn)出熱氧老化的現(xiàn)象。瀝青路面施工完成投入使用后，則會在熱、氧、光、交通荷載、水等交叉作用的影響下，而表現(xiàn)出熱氧老化、熱光氧老化等現(xiàn)象。

2 SBS改性瀝青老化行為

2.1 組分遷移

（1）組分遷移過程。SBS改性瀝青經(jīng)過長時間的環(huán)境作用，使得改性瀝青材料內(nèi)部出現(xiàn)了組分遷移以及揮發(fā)的問題。因此，改性瀝青出現(xiàn)了老化之后，自由基由于在老化的作用下，氧化成為生存羰基變膠質(zhì)，膠質(zhì)由于受熱后轉(zhuǎn)化成為瀝青質(zhì)。此外，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)由于電荷轉(zhuǎn)移的作用之下，產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，瀝青質(zhì)此時極性最強(qiáng)，隨著自身含量的增加，形成瀝青聚集體，如果這種問題較為嚴(yán)重，那么就會出現(xiàn)不可逆沉淀問題。此外，SBS改性瀝青由于老化時間段不同，呈現(xiàn)的狀態(tài)也各不相同，在初期，主要呈現(xiàn)的是輕質(zhì)組分變化，在后期，主要呈現(xiàn)的是重組分變化。

（2）膠體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。SBS改性瀝青發(fā)生老化，主要改變的是膠體體系平衡以及穩(wěn)定。SBS改性瀝青內(nèi)部分子團(tuán)，由于具有較強(qiáng)的吸附性，因此就會形成一定的約束力，這部分約束力會在介質(zhì)中進(jìn)行分散，進(jìn)而形成較為穩(wěn)定的膠體體系。因此，瀝青在老化過程重，SBS改性瀝青膠體結(jié)構(gòu)，最終會轉(zhuǎn)化成凝膠型。

2.2 微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變

（1）基質(zhì)瀝青微觀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變?；|(zhì)瀝青老化，主要就是在反應(yīng)過程中，發(fā)生氧化、裂解以及縮合等反應(yīng)，依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，SBS改性瀝青在老化后，改性瀝青中的羰基、亞砜基、苯環(huán)、甲基及亞甲基基團(tuán)等，起特征峰值會顯著的增強(qiáng)，同時，和羰基和亞砜基相互對應(yīng)的特征峰也呈現(xiàn)了低波方向偏移的現(xiàn)象。改性瀝青中，碳原子由于出現(xiàn)不飽和問題，和硫元素相互作用，同時吸收氧分，進(jìn)而形成了羰基和亞砜基。烷基側(cè)鏈經(jīng)過脫氫作用后，縮合成為小分子物質(zhì)，注入芳碳等，這些物質(zhì)經(jīng)過揮發(fā)后使得芳碳含量提升。此外，針對SBS改性瀝青的老化前后的分析可以看出，相對分子量增幅較為明顯，并且分布范圍也不斷的擴(kuò)展，這樣就有助于分子之間發(fā)生聚合反應(yīng)。

（2）SBS微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。SBS改性瀝青是長碳鏈高分子聚合物，SBS改性瀝青含有的丁二烯鏈段上的C=C，和其鄰位α-H接觸，就會發(fā)生一定額化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)氧化反應(yīng)以及自由基反應(yīng)，由此就會使得SBS內(nèi)部物質(zhì)的數(shù)量以及種類發(fā)生變化。通過紅外光譜發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青老化之后，其雙鍵末端的CH對應(yīng)的特征峰，隨著變化也在減弱，-O-H和C=O所對應(yīng)的特征峰，卻出現(xiàn)了增強(qiáng)的現(xiàn)狀。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青分子量分布，受到聚丁二烯段的影響，出現(xiàn)了變寬的問題。

（3）基質(zhì)瀝青與SBS的交互作用。SBS改性瀝青出現(xiàn)老化，主要就是基質(zhì)瀝青出現(xiàn)硬化問題，改性劑裂解退化，二者在相互作用之下的一個綜合表現(xiàn)。SBS改性瀝青老化后，基質(zhì)瀝青吸收SBS斷鏈，進(jìn)而生成自由基，對SBS可以有效的降解。SBS與基質(zhì)瀝青輕質(zhì)組分，二者溶脹后，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對輕質(zhì)組分游離狀況可以有效的抑制。

3 結(jié)束語

總而言之，基質(zhì)瀝青氧化硬化和SBS裂解退化，其在綜合作用的前提下，發(fā)生老化，就是我們經(jīng)常所說的SBS改性瀝青老化現(xiàn)象。所以，在進(jìn)行老化SBS瀝青再生作業(yè)時，不僅要還原基質(zhì)瀝青組分組成，同時還應(yīng)對改性劑SBS的分子機(jī)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，才能滿足SBS改性瀝青再生與利用的要求，為我國SBS改性瀝青材料的發(fā)展和應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。