SBS改性瀝青的改性機理和改性效果研究

李 達

(中國港灣有限責任公司)

SBS改性瀝青的改性機理和改性效果研究

李 達

(中國港灣有限責任公司)

SBS是一種在國內外都廣泛使用的改性瀝青，它具有較好的彈性恢復和高溫特性，可以防止低溫開裂，可以顯著提高路面的使用性能，大幅度提高路面的平整度、摩擦系數、延長路面使用壽命及降低養護費用。分別從針入度、軟化點、延度、針入度指數、彈性恢復系數等方面進行了幾種改性瀝青的對比試驗，結果表明SBS改性效果較其他改性瀝青更為理想。

改性瀝青;延度;摩擦系數;壽命

1 SBS改性方法分類及改性機理

1.1 SBS 改性方法分類

SBS對瀝青的改性通常可以分為物理改性和化學改性兩大類。物理改性法是在高溫狀態下，將瀝青與SBS混融，并通過高速剪切將SBS打碎后均勻分散在瀝青中;化學改性法是通過在瀝青中加入化學穩定劑實現更穩定改性瀝青的制備。

單從改性的機理來看，物理改性法中SBS與基質瀝青之間只是機械的分散和包裹，其中未發生化學反應，改性劑與瀝青之間不易形成穩定的結構，穩定性較差;但是，正是由于SBS聚丁二烯段的雙鍵或雙鍵鄰位的亞甲基比較活潑，在穩定劑存在的條件下，會與瀝青中的雜原子及活性基團發生反應，使瀝青直接連到SBS上，生成SBS—瀝青接枝物，得到相對穩定的空間結構，從此角度分析，化學改性瀝青的基本性能明顯優于物理改性瀝青。SBS的空間結構示意如圖1所示。

分別采用物理改性和化學改性的SBS瀝青及其混合料的技術性能如何，國內外尚未給出綜合對比評價結論，而且對于采用化學改性方法所鋪筑路面的使用性能也未進行深入的研究。

1.2 改性機理

瀝青改性實際上就是一個物理共混的過程，改性過程中，當與瀝青具有良好相容性的大分子聚合物添加到瀝青中后，通過容脹與吸附作用改變瀝青的組分構成。采用陰離子聚合方法制得SBS嵌段共聚物，同時SBS通過聚苯乙烯的聚集作用形成一種三維結構，聚苯乙烯末端基團使瀝青強度增加，而中間的聚丁二烯嵌段使SBS具有兩個玻璃化溫度：Tg1為-83～85℃，Tg2為90℃左右，由此使瀝青呈現高彈性的特征，低溫時不發脆，高溫時不軟化。當SBS分散到基質瀝青中時，最初的膠體平衡結構遭到破壞，此時SBS吸附瀝青中的芳烴和膠質同時容脹，新的膠體結構體系由此建立，也正是由于這個原因，使得瀝青具備了理想的彈性、塑性以及延伸性，全面改善了瀝青的使用性能。

圖1 SBS結構示意圖

2 SBS改性瀝青的改性效果對比

公路工程采用改性瀝青的目的：(1)改善瀝青結合料感溫性(高溫穩定性、低溫抗裂性);(2)改善瀝青混合料的耐久性;(3)提高瀝青路面抗水損壞能力;(4)提高瀝青混合料抗變形能力。

采用的改性劑不同，對瀝青性能的影響也是不同的，交通部公路科學研究所對SBS、PE、SBR、EVA等四類改性劑的改性效果進行了正交對比試驗，試驗結果如表1所示。

表1 不同改性劑對瀝青改性效果對比(交科所)

從試驗結果可以看出，相比于其他改性方法，SBS在高溫穩定性、低溫抗裂性能、彈性恢復性能、溫度敏感性能等方面優勢明顯，其他幾類改性方法效果均不如SBS。

通過試驗對比，幾種改性瀝青的改性效果如表2所示。

表2 改性瀝青改性效果比較

試驗結果表明，SBS的橡膠顆粒均勻分散在基質瀝青中，大幅降低了基質瀝青的溫度敏感性，其直接結果體現在：一方面大幅提高了基質瀝青的軟化點，大幅度提高了路面高溫抗車轍能力;另一方面，使得基質瀝青的脆點降低，路面結構在寒冷季節不發脆，具有很好的柔性和彈性，可以有效控制溫縮裂縫的出現。SBS的使用能夠有效提高瀝青的彈性和強度，使其具有良好的變形恢復能力，進而有效延長路面的使用壽命。由于SBS改性瀝青可使路面具有良好的附著能力，可以大大提升交通行車的安全性。

3 結語

利用SBS改性瀝青，不僅可以明顯改善瀝青的理化性能和路用性能，而且可以大幅度地提高路面的平整度、摩擦系數。

對比試驗顯示，5%橡膠含量的SBS改性瀝青各項基本指標大部分優于同等含量的PE和EVA改性瀝青，而且彈性和強度均較為理想，能夠有效地延長路面結構的使用壽命，同時提高行車安全系數。

［1］白成富.OMMT摻量對SBS改性瀝青路用性能的影響研究［J］. 山西建筑，2011，(28).

［2］萬利.SBS改性瀝青的特點及其應用［J］.青島理工大學學報，2007，27(3) ：42-45.

U414.750.3

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1008-3383(2012)11-0133-01

2012-06-12