陳修和，任 園，張玉斌

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，合肥 230088)

SBS改性瀝青具有優(yōu)良的路用性能，目前被廣泛應用于我國的公路和市政道路中。既有道路改造和養(yǎng)護維修時，舊路面挖除、銑刨產生的廢舊瀝青料中，SBS改性瀝青混合料占比在60%以上。為響應國家節(jié)能環(huán)保、綠色公路等政策的號召，亟需對舊路面材料進行資源化利用。因此，如何將舊SBS改性瀝青混合料高價值、高品質地再生使用一直是研究的熱點和難點。

近年來，國內外已有大量關于SBS改性瀝青老化機理和再生技術的研究。SBS改性瀝青的老化過程是SBS顆粒降解、逆溶脹的過程[1]，瀝青軟化點、針入度、延度、指標、復數(shù)模量和相位角等指標的變化特征[2,3]均無法有效地顯示SBS摻量和老化程度對SBS改性瀝青性能的影響，且尚未有RAP(再生瀝青混合料)中SBS改性瀝青老化程度的快速檢測與評定方法[4]?，F(xiàn)有規(guī)范和相關技術僅提到通過添加再生劑或新瀝青[5-7]實現(xiàn)SBS改性瀝青再生，并未根據(jù)SBS改性瀝青老化程度的不同給出差異化的再生技術與性能提升方案，因此，并沒有發(fā)揮出舊SBS改性瀝青的優(yōu)良性能。

當前，在國家提出“雙碳”目標的大背景下，舊SBS改性瀝青的再生使用和公路工程的材料應用也面臨著轉型升級?；诖耍疚膶εfSBS改性瀝青混合料進行老化程度評級，并針對性地提供再生方案，實現(xiàn)舊SBS改性瀝青混合料高價值、高品質的再利用，不僅能夠降低公路建設成本，同時可以變廢為寶，具有較高的經濟價值和社會效益。

1 SBS改性瀝青老化評價指標研究

本文選用安徽某公司生產的SBS改性瀝青，原樣SBS改性瀝青性能指標如表1所示。

表1 原樣SBS改性瀝青性能指標

采用OLMPUS(奧林巴斯)熒光顯微鏡對不同老化程度的SBS改性瀝青的微觀相態(tài)結構進行觀測，主要觀測SBS改性顆粒狀態(tài)。SBS改性瀝青老化過程微觀結構分析如圖1所示。

由圖1可知，在SBS改性瀝青老化5～15 h時，SBS顆粒尺寸逐漸變??；老化20 h時，SBS顆粒數(shù)量減少、分布不均勻；老化24 h時，SBS顆粒呈絮狀不均勻分布，且出現(xiàn)凝聚、離析特征。SBS改性瀝青老化是SBS顆粒降解、逆溶脹的過程，SBS顆粒會隨老化進程發(fā)展消融在瀝青中，失去膠體間的聯(lián)系，導致SBS改性瀝青性能大幅度降低。

公路瀝青路面設計與施工等相關規(guī)范中，一般采用針入度、軟化點、延度、車轍因子等指標對瀝青性能進行評價。為進一步分析SBS改性瀝青老化過程中SBS摻量和老化時間對其性能的影響，對不同SBS摻量和老化時間的瀝青性能進行測定，不同老化時間與SBS摻量下瀝青性能變化規(guī)律如圖2所示。

由圖2可知，軟化點、針入度、車轍因子指標隨著SBS改性劑摻量和老化時間變化規(guī)律具有一致性，無法有效地鑒別SBS改性瀝青的老化；延度指標可以在一定程度上區(qū)分老化時間和SBS摻量的影響，然而當SBS摻量超過5%時，延度指標就無法體現(xiàn)SBS改性瀝青的性能變化。

測力延度能夠反映瀝青拉伸過程中位移與拉力的變化規(guī)律。在10 ℃條件下進行試驗，對SBS改性瀝青進行拉力-位移曲線分析，不同老化時間與SBS摻量下瀝青測力延度試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，測力延度試驗結果有明顯的三階段特征。對不同老化時間和SBS摻量下改性瀝青韌性指標變化規(guī)律展開研究，不同老化時間與SBS摻量韌性值計算如圖4所示。

圖中，SBC為韌性，N·cm；D為位移，cm；a、b、c為回歸參數(shù)；SBC計算公式為

(1)

由圖4和式(1)可知，韌性與SBS摻量為正相關、與老化時間為負相關，可以區(qū)分老化時間與SBS摻量影響，因此，以針入度、韌性作為舊SBS改性瀝青老化過程評價指標。

按照式(1)計算SBS改性瀝青的韌性指標值，SBS改性瀝青測力延度三個階段的韌性值分別為0、0～400、≥400。《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》(JTG/T 5521—2019)(以下簡稱“規(guī)范”)以針入度作為瀝青再生評判標準，統(tǒng)計近30組不同老化程度下針入度、韌性值關聯(lián)關系，老化SBS改性瀝青針入度、韌性值關聯(lián)分析如圖5所示；規(guī)范提出的不同SBS改性瀝青老化程度判定標準如表2所示。

表2 不同SBS改性瀝青老化程度判定標準

2 舊SBS改性瀝青再生方案研究

SBS改性瀝青老化過程包括瀝青老化和SBS改性劑降解、逆溶脹的過程。對老化的SBS改性瀝青進行再生，一方面需要通過調節(jié)瀝青組分構成，降低老化瀝青的稠度、提升其延展性，使老化瀝青常規(guī)技術性能得以恢復，即實現(xiàn)老化的SBS改性瀝青中基質瀝青的再生；另一方面需要在對老化的SBS改性瀝青進行再生的基礎上，恢復老化的SBS改性瀝青的韌性，即實現(xiàn)再生瀝青性能的提升。

瀝青再生的原理是向老化瀝青中添加再生劑，補充老化瀝青中缺失的輕質油分、調節(jié)瀝青組分構成。為進一步提升SBS改性瀝青再生性能，設計出再生劑、再生劑+基質瀝青、再生劑+巖瀝青、再生劑+SBS改性瀝青、再生劑+RST高黏改性瀝青5種再生方案，分別用5種再生方案對不同老化程度的SBS改性瀝青進行再生性能檢測，不同再生方案下瀝青性能如表3所示。

表3 不同再生方案下瀝青性能

由表3可知，5種再生方案均能使再生瀝青軟化點和黏度有所降低，延度有所提升。采用OLMPUS熒光顯微鏡觀察不同再生方案下SBS改性瀝青微觀結構變化，老化的SBS改性瀝青性能恢復微觀結構狀態(tài)如圖6所示。

由圖6可知，添加再生劑或巖瀝青后，老化的SBS改性瀝青微觀相態(tài)仍為絮狀分布狀態(tài)，巖瀝青的加入使得SBS凝聚特征更為明顯，當加入再生劑及SBS改性瀝青或RST高黏改性瀝青時，SBS顆粒狀均勻分布，微觀相態(tài)結構存在明顯改變。

進一步對測力延度行為下的韌性指標進行分析，不同再生方案下老化SBS改性瀝青韌性值變化如圖7所示。對于老化導致的SBS降解反應，補充一定量SBS改性瀝青或RST高黏改性瀝青，對其韌性有改善作用，韌性指標可作為再生方案選擇的重要依據(jù)。

上述幾種再生方案作用于輕度老化的SBS改性瀝青后，其常規(guī)性能指標可恢復至原樣瀝青水平，而對中度、重度老化的SBS改性瀝青，再生劑+SBS改性瀝青或RST高黏改性瀝青的方案，可將其常規(guī)性能恢復至原樣瀝青水平；僅加入再生劑+RST高黏改性瀝青或SBS改性瀝青的再生方案，可以使不同老化程度的瀝青韌性指標達到甚至超過原樣SBS改性瀝青韌性指標的水平。

3 結論

(1) 本文從SBS改性瀝青的老化機理出發(fā)，研究不同老化時間、SBS摻量下瀝青宏觀性能及微觀結構的變化特征，采用韌性指標、測力延度曲線特征和針入度指標來界定SBS改性瀝青的老化程度，將其分為輕度老化、中度老化、重度老化三個等級。

(2) 再生劑、基質瀝青或巖瀝青的加入僅在宏觀上降低了老化SBS改性瀝青的黏度，提升了其延展性，但SBS顆粒仍然呈現(xiàn)老化后的絮狀分布狀態(tài)，并沒有真正有效地改善SBS改性瀝青的結構特征。

(3) 再生瀝青的韌性指標能夠反映微觀結構變化規(guī)律，對不同老化程度的SBS改性瀝青進行再生時，在考慮SBS改性瀝青稠度、延展性等基本性能時，可結合韌性指標恢復程度，選擇或調整再生方案，以實現(xiàn)老化SBS改性瀝青功能提升。

(4) 本文只進行了一種SBS改性瀝青的試驗分析，因此所得結論的普遍性有待后續(xù)進一步研究。