時(shí)敬濤，牛曉偉，李純,袁野,安豐偉

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.中石油燃料油有限責(zé)任公司研究院；3.蘇交科集團(tuán)股份有限公司 新型道路材料國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室)

SBS改性瀝青因其具有優(yōu)異的路用性能，被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路的上、中面層。SBS含量是決定SBS改性瀝青路用性能的重要因素之一。然而由于SBS改性劑價(jià)格較高，有些瀝青加工廠家為追逐利益在其中摻加少量廢舊橡膠粉代替部分SBS改性劑來(lái)制備SBS改性瀝青,致使SBS改性瀝青的質(zhì)量參差不齊，甚至嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。

目前，工程上主要通過傳統(tǒng)物理指標(biāo)(如針入度、軟化點(diǎn)和延度等)對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行質(zhì)量控制，雖然有對(duì)SBS改性瀝青含量的快速檢測(cè)方法，如紅外光譜測(cè)試法、熒光顯微法、凝膠滲透色譜法、熱失重法、化學(xué)滴定法及電化學(xué)方法等，但無(wú)法有效分辨出SBS改性瀝青中是否摻加廢舊橡膠粉等雜質(zhì)。

現(xiàn)有瀝青溶解度試驗(yàn)方法也是基于瀝青或改性瀝青在三氯乙烯中的溶解性進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，雖然能辨別瀝青中含有不溶物的能力，但是實(shí)踐表明，該試驗(yàn)方法對(duì)于膠粉含量較少、膠粉目數(shù)高的產(chǎn)品辨別度不高。因此，該文基于瀝青溶解度試驗(yàn)，開發(fā)滲流度試驗(yàn)方法，以期對(duì)SBS改性瀝青的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

1 原材料

采用某70#瀝青作為基質(zhì)瀝青，摻加不同量SBS和橡膠粉制備改性瀝青樣品，SBS改性劑與橡膠粉用量如表1所示。

表1 試驗(yàn)樣品改性劑用量

2 試驗(yàn)方法

SBS是一種熱塑性彈性體，其分子鏈由柔性丁二烯鏈段和剛性苯乙烯鏈段構(gòu)成。無(wú)論是分子鏈規(guī)整的線形SBS，還是存在支鏈結(jié)構(gòu)的星形SBS，其分子結(jié)構(gòu)中均不存在三維交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也沒有類似橡膠粉加工過程中摻加的炭黑、白炭黑等無(wú)機(jī)單質(zhì)或化合物，因此，其在烴類溶劑中的溶解能力很強(qiáng)。

橡膠粉則是一種熱固性彈性體，根據(jù)生膠的來(lái)源不同，其分子結(jié)構(gòu)也不盡相同，主要有天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠等。在橡膠的煉制過程中，交聯(lián)劑(主要是硫磺)和促進(jìn)劑的加入使得橡膠形成三維網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而使其具有不溶不熔的特性，雖然在橡膠粉以及橡膠瀝青的制備過程中，會(huì)有部分交聯(lián)鍵被打斷，但是被打斷的鍵數(shù)相對(duì)較少，橡膠粉不溶不熔的特性依然存在。因此，其在烴類溶劑中的溶解能力很差。另外，在橡膠加工過程中，還摻有炭黑、白炭黑等多種無(wú)機(jī)摻加劑，也不利于橡膠粉在烴類溶劑中的溶解。

因此，根據(jù)SBS和橡膠粉在三氯乙烯中的溶解性不同，采用規(guī)定時(shí)間(10 min)內(nèi)濾液的質(zhì)量與原樣質(zhì)量的比，即滲流度S，作為改性瀝青產(chǎn)品中橡膠粉甄別的判定指標(biāo)。其試驗(yàn)步驟如下：

(1) 準(zhǔn)備兩個(gè)帶有瓶塞的錐形瓶1和瓶2，玻璃漏斗、慢速定量濾紙及玻璃棒。

(2) 測(cè)試錐形瓶1+瓶塞的重量m1。

(3) 向錐形瓶1中倒入SBS改性瀝青樣品(10±0.1) g，SBS改性瀝青樣品重量計(jì)為m2。

(4) 向含SBS改性瀝青的瓶1中倒入100 mL三氯乙烯，待SBS改性瀝青溶解后靜置15 min，測(cè)試錐形瓶1+SBS改性瀝青樣品+三氯乙烯+瓶塞的重量計(jì)為m3。

(5) 測(cè)試錐形瓶2+瓶塞的重量計(jì)為m4。

(6) 將瓶1中的SBS改性瀝青樣品與三氯乙烯混合液沿玻璃棒傾倒于玻璃漏斗通過慢速定量濾紙自然過濾至錐形瓶2，若10 min內(nèi)SBS改性瀝青樣品與三氯乙烯混合液能夠全部通過玻璃漏斗和慢速定量濾紙，則另取(30±0.1) g(m5)三氯乙烯潤(rùn)洗錐形瓶1、玻璃漏斗和玻璃棒；若10 min內(nèi)SBS改性瀝青樣品與三氯乙烯混合液無(wú)法全部自然過濾至錐形瓶2，則無(wú)需另取三氯乙烯(m5=0)；10 min后，無(wú)論過濾是否完成，停止過濾，測(cè)試稱量瓶2+濾液+瓶塞的重量(m6)。

(7) 按式(1)計(jì)算SBS改性樣品的滲流度，記為S1。

S1=(m6-m4)/(m3+m5-m1)×100

(1)

(8) 重復(fù)步驟(1)～(7)，進(jìn)行平行試驗(yàn)，并計(jì)算SBS改性瀝青樣品的滲流度，記為S2。

(9) 計(jì)算兩次試驗(yàn)的平均值，記為最終滲流度結(jié)果S。

3 結(jié)果分析

按照上述方法對(duì)6種改性瀝青樣品進(jìn)行滲流度試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 滲流度試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出：

(1) 未摻加橡膠粉的SBS改性瀝青的滲流度均在90%以上，而摻有橡膠粉的SBS改性瀝青，即使摻加量為2%，其滲流度也在5%以下。因此，可根據(jù)滲流度對(duì)SBS改性瀝青是否摻有橡膠粉進(jìn)行有效甄別。

(2) 滲流度與橡膠粉的含量之間不存在線性相關(guān)關(guān)系，這主要是濾液的多少與濾膜孔洞被堵死的時(shí)間有關(guān)，而該時(shí)間與原液中橡膠粉顆粒的濃度、膠粉的粒徑大小、分散均勻性等有直接關(guān)系，因此根據(jù)滲流度無(wú)法定量出原液中的膠粉含量，但是足以用來(lái)判別SBS改性瀝青是否純凈。

4 滲流度試驗(yàn)樣品用量及判定標(biāo)準(zhǔn)的確定

為研究試驗(yàn)樣品用量及膠粉產(chǎn)量對(duì)滲流度試驗(yàn)結(jié)果的影響，另選取了20種改性瀝青進(jìn)行滲流度試驗(yàn)，所選樣品的SBS及膠粉產(chǎn)量如表3所示，其試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

表3 改性瀝青樣品SBS及膠粉摻量明細(xì)

圖1 不同樣品滲流度試驗(yàn)結(jié)果

從圖1可以看出：所有樣品的5 g滲流度試驗(yàn)結(jié)果均大于10 g樣品試驗(yàn)結(jié)果，不含橡膠粉的改性瀝青(編號(hào)1～8)，其5 g和10 g樣品的滲流度試驗(yàn)結(jié)果差異不大，但是含有橡膠粉的改性瀝青5 g樣品和10 g樣品試驗(yàn)結(jié)果具有明顯的差異。這是由于樣品量減小，樣品中的不容雜質(zhì)數(shù)量相應(yīng)減小，滲流度值增大，但這不利于測(cè)試結(jié)果的分級(jí)辨別，因此，滲流度測(cè)試樣品用量不宜太小，建議控制為10 g比較合適。

另外，從圖1中10 g樣品滲流度曲線也可以看出：所選樣品中純SBS改性瀝青的滲流度均在70%以上，而摻有橡膠粉的改性瀝青滲流度最大值為40.32%，均低于70%，因此該文提出滲流度(25 ℃)作為SBS改性瀝青是否含有橡膠粉等不溶物的辨別指標(biāo)，若該指標(biāo)大于70%，表明為純SBS改性，若該指標(biāo)低于70%則表示所測(cè)SBS改性瀝青中含有橡膠粉等不溶物。

5 實(shí)例分析

取某市售成品改性瀝青A、B、C、D，按照滲流度試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，具體測(cè)試結(jié)果示于表4。

表4 幾種不同市售改性瀝青樣品滲流度測(cè)試結(jié)果

由表4可明顯看出:改性瀝青B的滲流度顯著小于另外3種，說(shuō)明改性瀝青B中含有膠粉等不溶添加劑，并非純SBS改性瀝青，上述盲樣實(shí)例證實(shí)了滲流度試驗(yàn)指標(biāo)及其測(cè)試方法的可行性。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)SBS和橡膠粉在烴類溶劑中溶解性的差異，通過試驗(yàn)研究提出了以滲流度試驗(yàn)作為甄別SBS改性瀝青中含有橡膠粉的試驗(yàn)方法，并給出了試驗(yàn)方法的具體步驟和判定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)滲流度試驗(yàn)結(jié)果小于70%時(shí)表示所測(cè)SBS改性瀝青中含有橡膠粉等不溶物。

滲流度試驗(yàn)雖然無(wú)法定量給出膠粉的含量，但是足以用來(lái)判別SBS改性瀝青是否純凈，實(shí)現(xiàn)對(duì)改性瀝青的質(zhì)量控制。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適合在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行推廣應(yīng)用。