SBS改性瀝青儲存穩定性研究

代明山

摘要：隨著我國道路交通事業的不斷發展，對改性瀝青的需求量越來越大，加強對SBS改性瀝青儲存穩定性研究具有重要意義。其中影響SBS改性瀝青儲存穩定性的因素很多，本文主要從基質瀝青種類、穩定劑的類型、SBS的摻量、加工工藝和儲存時間等方面進行了分析探究。

關鍵詞： 改性瀝青；SBS；儲存穩定性；

引言

SBS改性瀝青是指利用高分子聚合物SBS（苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）改性劑作為分散相，采用物理方法以一定的粒徑均勻地分散到瀝青的連續相中而構成的體系。由于SBS改性劑的密度、化學結構、溶度參數等方面與瀝青性質存在差異，使得SBS改性瀝青在長期儲存過程中存在分層離析現象，嚴重影響了SBS改性瀝青儲存的穩定性。為了提高SBS改性瀝青的性能，本文主要從基質瀝青的種類、穩定劑的選擇、SBS改性劑的摻量、加工工藝和儲存時間等方面進行了分析研究，以期為SBS改性瀝青儲存性能和生產實踐提供參考。

1實驗部分

1.1實驗原材料

試驗中使用的基質瀝青為AH-130瀝青；進口70號瀝青；蘭煉瀝青；臺灣CPCAH-90號瀝青；氯化鈣等。

1.2改性瀝青儲存穩定性的評價方法

依據現行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052-2000）要求，采用聚合物改性瀝青離析試驗來對聚合物改性瀝青的儲存穩定性能進行評價。具體做法為：將試樣置于規定條件下的盛樣管中，一般是鋁管或玻璃管，隨后將盛樣管垂直放入163℃烘箱中，控制時間為48h。隨后進行立即冷卻，并從其頂部和底部分別取樣測定其環球法軟化點之差 ，根據此差值來判斷改性瀝青儲存穩定性情況。一般規定當離析管上下軟化點差值小于2.5℃，SBS改性瀝青儲存穩定性合格。

2結果與討論

2.1基質瀝青種類對SBS 改性瀝青儲存穩定性影響

為了考察基質瀝青種類對SBS改性瀝青儲存穩定性的影響，分別選用三種瀝青：進口70 號瀝青，蘭煉瀝青，臺灣CPCAH-90號瀝青來研究，分別摻入5%SBS改性劑制成SBS改性瀝青。實驗結果見表1。

表1 不同基質瀝青對SBS 改性瀝青儲存穩定性影響

進口70號瀝青 蘭煉瀝青 臺灣CPCAH - 90號

上層軟化點/℃

下層軟化點/℃

軟化點差值/℃

80.2

79.2

1.0

60.2 71.0

53.3 69.8

6.9 1.2

從表1可知，不同基質的瀝青，其改性瀝青穩定性的難易程度也不同。對于以上選取的三種基質瀝青，其中進口70號瀝青和臺灣CPCAH - 90號瀝青與SBS改性劑均有較好的相容性，所以其軟化點差值 均小于2.5℃，符合規范要求。但蘭煉瀝青與SBS改性劑的相容性較差，不符合要求。這是因為不同基質瀝青與SBS改性劑匹配性不同所致。選取合適的基質瀝青來與SBS改性劑進行改性，這是制備改性瀝青時應該重點注意的問題。

2.2 穩定劑種類及儲存時間對SBS 改性瀝青儲存穩定性影響

穩定劑在特定條件下能與SBS改性劑以及瀝青中的活性官能團發生交聯接枝，促使聚合物和瀝青形成一個穩定的體系，進而提高改性瀝青的儲存穩定性。試驗中選取穩定劑GZH、氯化鈣和LB，來考察穩定劑種類對SBS 改性瀝青儲存穩定性影響情況。試驗結果見圖1。

圖1 不同穩定劑對SBS 改性瀝青儲存穩定性影響

從圖1可以明顯地看出，穩定劑種類和儲存時間均對SBS改性瀝青的離析程度有影響。LB穩定劑隨著離析時間的延長，軟化點差值會呈下降趨勢，這可能因為改性劑隨著儲存時間的延長，發生了降解所致。但氯化鈣穩定劑隨著儲存時間的增加其軟化點差值出現上升趨勢，已不能起到增強SBS改性瀝青儲存穩定性的作用。此外對于同種穩定劑，儲存時間不同其軟化點差值也不同。添加穩定劑后可以不同程度地促進改性劑和瀝青間的相容性，選擇合適的穩定劑可以降低體系的軟化點差值。

2.3 SBS摻量對改性瀝青儲存穩定性的影響

改性劑SBS的摻量同樣會對改性瀝青儲存穩定性產生影響，添加適量的改性劑可以提高改性瀝青的性能。一般來說，瀝青基質不同，SBS改性劑的最佳摻量也是不同。試驗中選取AH-130瀝青作為基質瀝青，考察SBS摻量（質量分數）對改性瀝青儲存穩定性的影響。試驗結果見表2。

表2 SBS摻量對改性瀝青儲存穩定性的影響

SBS含量/% 上層軟化點/℃ 下層軟化點/℃ 軟化點差值/℃

2

3

4

5

6

7 47

46

48

50

65

79 45

45

46

49

48

58 2

1

2

1

17

21

從表2中可以看出，SBS改性劑的摻量不同，制得的改性瀝青離析試驗的上下兩層軟化點差值也不同。試驗中控制SBS的摻量為2%-7%。從表2可以看出，隨著SBS摻量的增加，軟化點差值總體上呈現逐漸增大的趨勢。當SBS摻量小于5%時，軟化點差值雖有小范圍波動，但均小于2.5℃，符合規范標準。但當SBS摻量超過5%后，SBS由于膨脹作用，導致軟化點差值急劇上增，已不能起到保持改性瀝青儲存穩定性的效果。總體來看，實際生產工作中，應將SBS的摻量控制在5%范圍以內，從而起到加強改性瀝青儲存穩定性。

2.4 加工工藝對SBS改性瀝青儲存穩定性的影響

加強對改性瀝青加工工藝的研究，可以使SBS改性劑更好地、均勻地分散到瀝青中，從而提高改性瀝青的力學性能、儲存時間等。具體操作為：1） 控制攪拌溫度和攪拌時間：一般將混合溫度控制在一定范圍內時，一般不超過185 ℃，攪拌時間控制在2h以內，這是因為在此范圍內改性瀝青的PI 值會隨二者的升高有明顯提高。但若繼續增加的話，PI值變化不大。2）控制剪切速率。除攪拌溫度和時間對SBS改性瀝青儲存穩定性有影響外，剪切速率也是影響因素之一。在一定剪切速率范圍內PI 值隨著其增加而明顯增加。優化加工工藝參數對SBS改性瀝青儲存穩定性具有直接的經濟價值。

3總結

a） SBS改性瀝青儲存的穩定性與所使用的基質瀝青種類有關，其中進口70號瀝青和臺灣CPCAH - 90號與SBS改性瀝青均有較好的相容性。

b） 穩定劑的類型和儲存時間對SBS改性瀝青儲存的穩定性也有影響，實際應用中應通過試驗來選擇穩定劑的類型。

c） SBS改性劑的摻量應控制在2%-5%范圍內，此時所制備的改性瀝青的性質可達到規范要求。此外加強加工工藝的研究，控制攪拌時間、加工溫度等都可以提高SBS改性瀝青儲存的穩定性。

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