SBS改性瀝青性能的影響因素分析

姚劍虹

【摘 要】隨著道路修筑等級的提高及交通量的增大，改性瀝青被廣泛地運用到工程施工中?；诖?，本文在分析SBS改性瀝青機理的基礎(chǔ)上，從基質(zhì)瀝青、SBS的摻入量、SBS分子量、SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)等方面，探討了原材料對改性瀝青性能的影響，以供有關(guān)部門參考。

【關(guān)鍵詞】SBS；改性瀝青；分子量；膨化度

現(xiàn)階段，聚合物改性瀝青是一種高附加值、高技術(shù)含量的新型筑路材料，其在公路瀝青中摻入一定量的聚合物，以提高和改善瀝青混合料的路用性能，施工中比較常見的改性劑有SBS、SBR、PE等。與原始的瀝青相比，SBS改性瀝青的拉伸能力、彈性性能、溫度性能等參數(shù)，得到了一定的改善。通過長期的實踐，我們發(fā)現(xiàn)，SBS摻入量、基質(zhì)瀝青等多種因素，都會影響到SBS改性瀝青的性能。所以，本文立足于SBS改性瀝青原材料的角度，對其主要影響因素進行綜合探討，以期為相關(guān)的工程生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 SBS改性瀝青機理

一般來說，改性瀝青主要是通過對瀝青內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系的改善，使瀝青的物理性能得以提升。SBS是一種高聚合物，其在吸收瀝青中的飽和分、芳香分后會產(chǎn)生溶脹，進而使得自身的極性發(fā)生改變，趨向于膠質(zhì)。在此過程中，SBS和瀝青之間會產(chǎn)生擠壓作用，導(dǎo)致兩者之間的相容性被改變。除此之外，聚合物粒子能否較好地吸附瀝青組分，以及瀝青組分能否較好地實現(xiàn)對聚合物粒子的充分溶脹，將直接影響到改性瀝青性能的好壞，這是一個動態(tài)的過程，其將直接改變聚合物改性瀝青的空間結(jié)構(gòu)。

2 SBS改性瀝青性能的影響因素

2.1 SBS改性瀝青效果與基礎(chǔ)瀝青的關(guān)系

相關(guān)資料顯示，SBS和瀝青的相容性易受到基質(zhì)瀝青的影響，換句話說，基質(zhì)瀝青的組成部分與改性效果直接相關(guān)，隨著瀝青質(zhì)含量的不斷增加，瀝青的應(yīng)力應(yīng)變特性、改性劑在瀝青中的相容穩(wěn)定性都會產(chǎn)生變化。另外，由于芳香分的不斷增加，高聚物通過吸收飽和分小分子，使其比表面積得以增加，促進改性瀝青相容穩(wěn)定體系的形成。在相反的情況下，過多的芳香分將會導(dǎo)致改性瀝青的軟化點和內(nèi)聚力下降。

2.2 SBS摻入量對改性瀝青性能的影響

SBS的摻入量將會直接影響到瀝青組分的重新分配。在這個過程中，飽和分將會減少，而芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等都會增加。作為一種高聚物，SBS改性劑將會在瀝青中發(fā)生溶解，這是一個溶脹過程。一些小分子如飽和分等，因為運動速度相對較快，將會增大高聚物的體積。與此同時，若高聚物的分散度過大，將會增加飽和分小分子的進入量，改性后飽和分的含量則會相對減少。為滿足實際施工的需要，在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制改性劑的摻入量。

2.3 SBS自身性質(zhì)對改性瀝青的影響

SBS是以丁二烯和n一苯乙烯為單體，采用陰離子聚合制得的線形或星形嵌段共聚物，是一種熱塑性彈性體，其自身具備一定的復(fù)雜性。相關(guān)的研究顯示，為改善改性瀝青的性能，SBS需要滿足以下幾個條件：（1）富含B鏈段，聚合物應(yīng)具備兩個S嵌段；（2）應(yīng)將S嵌段的相對分子質(zhì)量控制在104以上。許多施工實例表明：平均分子量、SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)、膨化度等，都會影響到改性瀝青的性質(zhì)。

2.3.1 SBS分子量對改性瀝青的影響

在SBS的組成及支化度確定的條件下，分子量的多少將直接影響改性瀝青的粘度的大小。若在瀝青中加入分子量相對較高的SBS，改性瀝青的粘度上升幅度將會增大，路面的粘合性能也會在一定程度上得到改善。當(dāng)改性瀝青的其他影響因素確定時，可以考慮在生產(chǎn)過程中采用分子量較大的SBS改性劑，增強其和集料的粘附性。大量的實驗表明，當(dāng)線形SBS的分子量達到10萬左右時，瀝青的改性效果將會產(chǎn)生明顯的變化，其路用性能將會在很大程度上得到提高。但是，不是說分子量越大越好，過大的分子量將會增大SBS在瀝青中的溶解難度，進而給對改性效果帶來負(fù)面的影響。

2.3.2 SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)對改性瀝青的影響

相關(guān)資料顯示：SBS的化學(xué)結(jié)構(gòu)一般分為兩種，一種是線形結(jié)構(gòu)，一種則是星形結(jié)構(gòu)。相對比之下，前者的分子量較小，這主要是因為SBS的星形結(jié)構(gòu)中存在化學(xué)交聯(lián)點。在星形結(jié)構(gòu)中，由于化學(xué)交聯(lián)點的存在，SBS分子間相互作用力將會增大，進而阻礙分子間的相對運動。這時，可以將星形SBS和配伍性較好的基質(zhì)瀝青一起生產(chǎn)，進而增大改性瀝青的粘度，提升其儲存穩(wěn)定性。在具體的生產(chǎn)過程中，將星形SBS與配伍性優(yōu)良的基礎(chǔ)瀝青組合，能有效地提升改性瀝青的性能。值得注意的是，因為星形SBS微粒形變能力相對線形SBS較弱，所以前者的延度相對后者較小。

2.3.3 SBS膨化度對改性瀝青的影響

從上述的論述中，不難發(fā)現(xiàn)在SBS改性劑和瀝青之間存在一個界面層。而這個界面層的性質(zhì)，與改性瀝青的性質(zhì)是息息相關(guān)，所以要引起重視。在這個界面的形成過程中，必須確保SBS與瀝青之間具備一定的接觸面積，同時確保其混溶性符合生產(chǎn)要求。因此，在確定好改性劑和瀝青之后，可以通過減小SBS的顆粒粒徑的方式，提升瀝青的性能。

由于在瀝青中SBS的溶解性相對較差，因此若其膨化度不足，將會出現(xiàn)顆粒致密的情況。這樣一來，瀝青中的溶脹作用將會減緩，進而加大高速剪切工作的難度。受剪切時間的影響，膨化度低的SBS在瀝青中的分散效果會相對較差，進而導(dǎo)致剪切后的SBS顆粒粒徑不合格，影響到改性瀝青的路用性能。

3 結(jié)語

從本文可以看出，影響SBS改性瀝青性能的因素是多方面的，因而在生產(chǎn)實踐中要注意以下幾點：

（1）基質(zhì)瀝青直接影響SBS改性瀝青的性能，所以用于改性的基質(zhì)各組分要有合理的比例，特別是基質(zhì)中芳香烴的含量，應(yīng)將其控制在合理的范圍內(nèi)。

（2）SBS的摻入量影響對改性效果的影響相對突出，在實踐應(yīng)用中應(yīng)該綜合考慮改性瀝青成本和改性效果，合理摻入用量。

（3）在材料的選擇上，要根據(jù)工程實際情況，嚴(yán)格選擇基質(zhì)瀝青和SBS改性劑，以便指導(dǎo)SBS改性瀝青的生產(chǎn)實踐。

隨著SBS改性瀝青在我國進一步的推廣，其必將在我國的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。因此不斷總結(jié)SBS改性瀝青在生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗，有利于打造出優(yōu)質(zhì)的路面工程。

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[責(zé)任編輯：張濤]