OMMT 摻量對SBS 改性瀝青路用性能的影響研究

白成富

0 引言

隨著現代道路材料的發展，SBS改性瀝青因其具有獨特的高溫穩定性、低溫抗裂性和彈性恢復性能，目前已成為高等級公路瀝青路面的主要改性瀝青品種，但老化性能和存儲性能方面的不足限制了SBS改性瀝青的應用步伐。近些年來，層狀硅酸鹽被廣泛地用于聚合物的改性，大量研究表明，層狀硅酸鹽與聚合物形成納米復合材料可顯著提高聚合物的力學性能、熱穩定性、氣體阻隔性和存儲性[1-3］。

本文通過在SBS改性瀝青中添加OMMT的方法，研究OMMT摻量對SBS改性瀝青路用性能的影響。

1 原材料及改性瀝青制備方法

1.1 原材料

瀝青:試驗采用埃索(ESSO)90號瀝青，其各項技術指標如表1所示。

表1 AK90號基質瀝青的技術指標

SBS改性劑:采用湖南岳陽石化公司生產的YH4303-2(道改2號)，嵌段比S/B=30/70，星型結構。

OMMT:浙江生產，其主要性能指標如表2所示。

表2OMMT的主要技術指標

1.2 改性瀝青制備方法

將基質瀝青加熱到160℃后，加4%的SBS，用高速剪切機在175℃～185℃、剪切速率為6 000 rmp的條件下剪切30 min，分別摻入0%，2%，4%，6%的OMMT，繼續剪切20 min，在180℃烘箱保溫發育1 h后進行各項試驗研究。

2 試驗結果與分析

2.1 OMMT摻量對SBS改性瀝青常規技術性能的影響

按照JTJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程的方法，對摻有不同比例OMMT的SBS改性瀝青進行常規技術性能試驗，結果如表3所示。

表3 OMMT/SBS復合改性瀝青的主要技術性能

由表3可以看出:

1)隨著OMMT摻量的增加，SBS改性瀝青的稠度逐漸增大。

2)隨著OMMT摻量增大，SBS改性瀝青延度逐漸減小，而且OMMT摻量越大，減幅越明顯，所以OMMT的摻量過大會限制SBS改性瀝青低溫變形能力。

3)隨著OMMT摻量的增大，SBS改性瀝青的軟化點逐漸升高，當OMMT摻量到6%時，軟化點提高達17.9℃，這表明OMMT能顯著改善SBS改性瀝青的高溫性能。

4)隨著OMMT摻量增加，SBS改性瀝青粘度增大，瀝青的流動性發生改變，在外力作用下瀝青粒子抵抗變形的能力增加，這是因為在高溫條件下，蒙脫土片層阻礙瀝青中的分子鏈運動，分子流動受阻，使粘度增大[4］。

2.2 OMMT摻量對SBS改性瀝青感溫性能的影響

OMMT摻量對SBS改性瀝青感溫性能的影響如圖1所示。

圖1 SBS改性瀝青PI值隨OMMT摻量的變化

從圖1可以看出:SBS改性瀝青的PI值隨著OMMT 摻量的增加顯著增大，表明OMMT能較大幅度降低SBS改性瀝青對溫度的敏感性。從PI值的變化來看，OMMT的加入使得SBS改性瀝青膠體結構趨向凝膠型，瀝青膠團之間的引力增大，彈性效應更加顯現，抵抗變形的能力增強。

2.3 OMMT摻量對SBS改性瀝青存儲穩定性能的影響

對摻有不同比例OMMT的SBS改性瀝青，按照JTJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程中聚合物離析試驗(T0661-2000)的方法進行試驗，結果如表4所示。

表4 SBS改性瀝青存儲穩定性隨OMMT摻量的變化 ℃

如表4所示，經過163℃高溫貯存48 h后，未摻OMMT的SBS改性瀝青軟化點差高達28.7℃，隨著OMMT的加入，SBS改性瀝青軟化點差迅速下降，當OMMT摻量為4%時，軟化點差降為2.3℃(滿足聚合物改性瀝青規范中小于2.5℃的要求)，表明OMMT能顯著改善SBS改性瀝青的存儲穩定性能。

2.4 OMMT摻量對SBS改性瀝青老化性能的影響

為了更好的反映瀝青老化后性能的衰敗程度，本文選用殘留針入度比和粘度老化指數作為評價瀝青老化性能的指標，不同OMMT摻量的SBS改性瀝青經過RTOFT老化后試驗結果如圖2，圖3所示。

圖2 SBS改性瀝青殘留針入度比隨OMMT摻量的變化

圖3 SBS改性瀝青粘度老化指數隨OMMT摻量的變化

由圖2，圖3可知，隨著OMMT摻量的增大，SBS改性瀝青的殘留針入度比增大、粘度老化指數減小，與未摻加OMMT的SBS改性瀝青相比，OMMT摻量為6%的SBS改性瀝青殘留針入度比增加了13.8%，粘度老化指數減小了20.3%。由此可見，OMMT可明顯減小SBS改性瀝青的老化程度，有效提高了SBS改性瀝青耐熱氧老化能力。

OMMT之所以能有效提高SBS改性瀝青耐熱氧老化能力，是因為以納米尺度分散在SBS改性瀝青中的蒙脫土片層有效阻止了氧分子向瀝青分子內部滲透，抑制了瀝青在高溫下的氧化、縮合反應的發生[2］。

3 結語

1)通過在SBS改性瀝青添加適量OMMT的方法，可以獲得滿足規范要求的改性瀝青，且路用性能優于不摻OMMT的SBS改性瀝青。

2)隨著OMMT摻量的增加，SBS改性瀝青的高溫性能明顯提高，感溫性能、存儲性能、老化性能顯著改善，但低溫性能隨著OMMT的增加有所降低。

3)在OMMT摻入SBS改性瀝青的過程中，存在最佳摻量。如果OMMT摻量過小，SBS改性瀝青路用性能改善不顯著;OMMT摻量過大，會限制SBS改性瀝青的低溫變形能力。

4)綜合瀝青的各項路用性能，在SBS劑量為4%的改性瀝青中，OMMT摻量以4%為宜。

[1]樊 亮，張玉貞.納米材料與技術在瀝青路面中的應用研究進展[J］.材料導報，2010，24(12):72-75.

[2]劉大梁，包雙雁.有機化蒙脫土改善SBS改性瀝青性能的研究[J］.建筑材料學報，2007，10(4):500-504.

[3]余劍英，李 斌.有機化蒙脫土對SBS改性瀝青熱氧老化性能的影響[J］.武漢理工大學學報，2007，29(9):65-67.

[4]Jian Ying yu，Xuan Zeng，ShaoPeng Wu，etc.Preparation and propertiesof，montmorillonite modified asphalts[J］.Material Scienceand Engineering:A，2007，2(447):233-238.

[5]王 冰.SBS改性瀝青配合比優化設計及施工技術要求[J］.山西建筑，2009，35(24):301-302.