SBS掺量对沥青性能的影响研究

　　摘要：本文介绍了改性剂SBS的性能及加工工艺。通过室内试验，分析了SBS掺量对改性沥青的感温性、高温性、低温性的影响，试验表明，SBS掺量在合理范围内，可以使沥青的改性效果达到最佳。
　　关键词：改性剂SBS；SBS掺量；改性沥青
　　1概述
　　SBS是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段式聚合物，外观呈白色爆米花状，质轻多空。它既具有橡胶的弹性性质，又有树脂的热塑性性质，因而具有弹性好、抗拉强度高、低温变形性能好的优点。SBS不仅使沥青高温稳定性大幅度提高，而且低温性能也同时得到改善，所以成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，也是我国今后道路沥青改性剂的发展方向。经验表明，使用性能良好的SBS改性沥青，不仅可以延长沥青路面的使用年限，同时可以改善沥青路面的使用功能，降低维修与养护成本，有效地保证沥青路面的服务能力。
　　2原材料性能及改性工艺
　　2.1基质沥青
　　本研究中用来生产改性沥青的基质沥青为ESSO90#沥青，其沥青的各项技术性质如表1所示。
　　表1ESSO90#基质沥青技术指标
　　指标 ESS90# 指标 ESSO90#
　　针入度（0.1mm） 15℃ 32 软化点 45
　　 25℃ 86 密度（g/cm3） 0.997
　　 30℃ 156 含蜡量（%） 2.4
　　延度（cm） 5℃ 9.2 薄膜加热后 针入度（%） 73
　　 10℃ 89  5℃延度 6.4
　　 25℃ 122  10℃延度 22.3
　　2.2SBS改性剂
　　选用的SBS改性剂为湖南岳阳化工厂生产的线型SBS1401-1（YH792），其性能指标如表2。
　　表2YH792技术性能指标
　　技术指标 要求 SBS1401
　　结构 - 线型
　　嵌段比（S/B） 40/60 40/60
　　充油率（%） 0 0
　　灰分（%） ≦0.2 0.20
　　挥发分（%） ≦0.7 0.50
　　拉伸强度（MPa） ≧15 18.0
　　300%定伸应力（MPa） ≧1.9 2.5
　　硬度（邵尔A度） 90 90±5
　　熔体流动速度（g/10min） 0.4~1.0 0.10~5.00
　　2.3SBS改性工艺
　　从改性工艺角度来讲，SBS改性沥青制备的关键点之一，就是针对SBS是一种内聚力很强、弹性高、延伸性好、不容易高度粉碎的特点，采用先进的研磨机械和工艺将SBS细化后能够均匀、稳定的分布于沥青体系中。
　　室内改性工艺所采用的高速剪切机如图1所示，高速剪切机可在很短的时间内，通过强大的以剪切力为主的多种外力的作用，强行将SBS改性剂破碎，使SBS能充分均匀的分布在沥青中。SBS在受到剪切力作用时，大部分是分子链先断裂，而不是分子间的简单脱节，以至于SBS在沥青中将以微米级粒子的形态存在。
　　
　　图1SBS改性沥青制备高速剪切机
　　本研究SBS改性剂选用3%、4%、5%、6%、7%五个掺量，与ESSO90#基质沥青进行加工改性。SBS改性沥青制备流程如图2所示，即先称取适量的基质沥青，改性剂SBS以及稳定剂，然后将基质沥青加热到160℃，启动高速剪切机，待温度上升到180℃时，加入改性剂SBS进行高速剪切，此后试验温度要始终控制在180℃左右；剪切10~15min后，加入稳定剂，并继续对试验样品进行剪切40min，然后把剪切后的样品放入185℃的烘箱中溶胀发育2h后，即可进行改性沥青性能试验。
　　
　　图2SBS改性沥青室内制备流程
　　3试验结果分析
　　3.1SBS掺量对沥青感温性的影响
　　规程规定评价沥青感温性的指标为针入度指数。针入度指数PI由15℃、25℃、30℃三个不同温度的针入度P，按公式LgP=AT+K进行线性回归，其针入度及针入度指数如表3。
　　表3SBS不同掺量对基质沥青感温性的影响
　　测试指标 ESSO基质 3%SBS 4%SBS 5%SBS 6%SBS 7%SBS
　　P（0.1mm） 15℃ 32 31 30 30 29 30
　　 25℃ 86 80 69 64 67 65
　　 30℃ 156 126 112 107 102 100
　　PI -1.178 -0.481 0.342 0.534 0.637 0.729
　　
　　图3SBS掺量对沥青感温性指标PI变化直方图
　　由表3及图3可以看出：SBS改性沥青的PI值均大于基质沥青的PI值，随着SBS掺量从0%~7%变化时，PI值由原来的-1.178增大到0.729，这说明经过SBS改性后沥青的温度敏感性变小，即基质沥青经过SBS改性后，沥青受温度变化的影响降低。且随着SBS掺量的增加，PI值变大，当SBS掺量超过5%后，PI值增大的幅度就明显变小，说明改性效果不大。
　　3.2SBS掺量对沥青高温性能的影响
　　用软化点指标评价沥青材料的高温稳定性，其试验结果如表4。
　　表4不同SBS掺量下的沥青软化点结果
　　指标 ESSO基质 3%SBS 4%SBS 5%SBS 6%SBS 7%SBS
　　软化点（℃） 45 68 76 83 91 93
　　
　　图4SBS掺量对沥青高温稳定性的影响直方图
　　由表4及图4可以看出：SBS改性沥青的软化点明显大于基质沥青的，SBS掺量从3%~7%范围内，沥青的软化点从68℃提高到93℃，这表明，基质沥青经过SBS改性后，沥青的高温稳定性能得到了改善，并且随着SBS改性剂掺量的增加，高温性能得到进一步改善，但当SBS掺量大于6%时，沥青的软化点增加就不再显著，改性效果就几乎没有变化了。
　　3.3SBS掺量对沥青低温性能的影响
　　延度是表示沥青抗张拉强度的物理量，延度指标一定程度上反映了温度材料的粘结性和在外力作用下的变形能力。《公路改性沥青路面施工技术规范》规定采用5℃的延度来评价沥青的低温性能。其试验结果如表5。
　　表5不同SBS掺量下沥青5℃延度试验结果[!--empirenews.page--]
　　指标 ESSO基质 3%SBS 4%SBS 5%SBS 6%SBS 7%SBS
　　5℃延度 9.2 26.2 35.6 46.2 52.6 51.3
　　
　　图5SBS掺量对沥青低温性能的影响直方图
　　由表5及图5可以看出：随着SBS掺量（3%~7%）的增加，改性沥青的5℃延度均比改性前沥青的要大，由原来的9.2增大到26.2~52.6，SBS掺量在6%时沥青的延度增加了近5倍，表明SBS可以明显改善沥青的低温性能。SBS掺量在3%~6%范围内，5℃延度呈现递增趋势，当SBS掺量达到7%时，改性沥青的5℃延度反而降低，这表明改性沥青的5℃延度随着SBS含量的增加出现一个最大极值，表明SBS掺量存在一个最佳剂量，约为6%。
　　4结语
　　本文研究了改性SBS（YH792）的掺量对ESSO90#基质沥青性能的影响，由此可得出如下结论：
　　（1）经过SBS改性后，沥青对温度的敏感性降低，且随着SBS掺量的增加而得到进一步改善，但当SBS掺量超过5%时，改善的趋势变缓。
　　（2）经过SBS改性后，可以提高沥青的耐高温性能，且随着SBS掺量的增加，沥青的耐高温性能增强，当SBS掺量超过6%时，沥青耐高温性能增加趋势变缓。
　　（3）经过SBS改性后，可以提高沥青的低温抗裂性能，使沥青在低温下的抗变形能力增强；当SBS掺量在6%时，沥青的低温性能达到最佳，表明SBS改性沥青具有最佳的低温抗裂性能。
　　（4）综合可知，当改性剂SBS掺量在5%~6%范围内，改性沥青的各种性能变化甚优，改性效果较好。因此，建议在以后的生产实践中要选择适当的SBS掺量，避免不必要的浪费。
　　参考文献：
　　[1]杨林江.改性沥青及其乳化技术[M].北京：人民交通出版社，2004,8
　　[2]王陆.SBS弹性体改性沥青体系稳定性研究[D].武汉理工大学，2002
　　[4]原健安，周吉萍，李玉珍.SBS与沥青的相互作用性分析[J].中国公路学报，2005（10）
　　[5]牟洪建.SBS改性沥青制备的研究[D].天津大学化工学院，2005
　　[6]廖克俭，丛玉凤.道路沥青生产与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2004
　　[7]沈风华.SBS改性沥青混合料及其道路施工应用研究[D].苏州大学，2006

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