SBS改性瀝青老化行為研究

劉志前 張振平

引言

瀝青材料，主要的組成部分為碳氫化合物和非金屬衍生物組成的一種混合物。因此在具體的施工使用過程中，往往為了提升瀝青材料的綜合性能，而采取摻入苯乙烯、丁二烯、苯乙烯鍛共聚物的方式對其性能進行改善。SBS為保證優質的彈性，將瀝青中的輕質成分加以吸收，這樣瀝青材料就能夠迅速的膨脹。在瀝青材料達到改良效果后，形成的瀝青組分與SBS相互交聯互鎖雙連續相交同體，以確保改性效果達到預期最佳效果。由于SBS改性瀝青自身具有高低溫性能優良的特點，因此其已經改廣泛的應用于高等級公路瀝青路面工程的施工中。另外，道路瀝青工程在使用SBS改性瀝青時，經常在氧、陽光的作用下，導致瀝青材料因為發生老化現象而變得脆硬，最終導致瀝青低溫性能與耐疲勞性能的下降，再加上長期受到交通荷載以及溫度應力的作用，而導致路面出現裂縫的現象，所以，瀝青材料的抗熱、抗氧化、抗老化等性能已經引起了社會各界的廣泛關注。

1 瀝青老化影響因素

環境、分子結構、使用環境等各方面因素都是導致瀝青出現老化現象的主要因素。瀝青材料其加工、運輸、拌和、攤鋪、碾壓以及最終的使用，都會受到不同環境的作用，導致出現揮發以及氧化的問題，使得最終出現瀝青材料出現持續老化的現象。瀝青混合料在拌和上層、鋪筑時，瀝青主要表現出熱氧老化的現象。瀝青路面施工完成投入使用后，則會在熱、氧、光、交通荷載、水等交叉作用的影響下，而表現出熱氧老化、熱光氧老化等現象。

2 SBS改性瀝青老化行為

2.1 組分遷移

（1）組分遷移過程。SBS改性瀝青經過長時間的環境作用，使得改性瀝青材料內部出現了組分遷移以及揮發的問題。因此，改性瀝青出現了老化之后，自由基由于在老化的作用下，氧化成為生存羰基變膠質，膠質由于受熱后轉化成為瀝青質。此外，膠質和瀝青質由于電荷轉移的作用之下，產生電荷轉移絡合物，瀝青質此時極性最強，隨著自身含量的增加，形成瀝青聚集體，如果這種問題較為嚴重，那么就會出現不可逆沉淀問題。此外，SBS改性瀝青由于老化時間段不同，呈現的狀態也各不相同，在初期，主要呈現的是輕質組分變化，在后期，主要呈現的是重組分變化。

（2）膠體結構轉變。SBS改性瀝青發生老化，主要改變的是膠體體系平衡以及穩定。SBS改性瀝青內部分子團，由于具有較強的吸附性，因此就會形成一定的約束力，這部分約束力會在介質中進行分散，進而形成較為穩定的膠體體系。因此，瀝青在老化過程重，SBS改性瀝青膠體結構，最終會轉化成凝膠型。

2.2 微觀結構轉變

（1）基質瀝青微觀結構的轉變。基質瀝青老化，主要就是在反應過程中，發生氧化、裂解以及縮合等反應，依據相關的數據顯示，SBS改性瀝青在老化后，改性瀝青中的羰基、亞砜基、苯環、甲基及亞甲基基團等，起特征峰值會顯著的增強，同時，和羰基和亞砜基相互對應的特征峰也呈現了低波方向偏移的現象。改性瀝青中，碳原子由于出現不飽和問題，和硫元素相互作用，同時吸收氧分，進而形成了羰基和亞砜基。烷基側鏈經過脫氫作用后，縮合成為小分子物質，注入芳碳等，這些物質經過揮發后使得芳碳含量提升。此外，針對SBS改性瀝青的老化前后的分析可以看出，相對分子量增幅較為明顯，并且分布范圍也不斷的擴展，這樣就有助于分子之間發生聚合反應。

（2）SBS微觀結構轉變。SBS改性瀝青是長碳鏈高分子聚合物，SBS改性瀝青含有的丁二烯鏈段上的C=C，和其鄰位α-H接觸，就會發生一定額化學反應，出現氧化反應以及自由基反應，由此就會使得SBS內部物質的數量以及種類發生變化。通過紅外光譜發現，SBS改性瀝青老化之后，其雙鍵末端的CH對應的特征峰，隨著變化也在減弱，-O-H和C=O所對應的特征峰，卻出現了增強的現狀。通過調查分析發現，SBS改性瀝青分子量分布，受到聚丁二烯段的影響，出現了變寬的問題。

（3）基質瀝青與SBS的交互作用。SBS改性瀝青出現老化，主要就是基質瀝青出現硬化問題，改性劑裂解退化，二者在相互作用之下的一個綜合表現。SBS改性瀝青老化后，基質瀝青吸收SBS斷鏈，進而生成自由基，對SBS可以有效的降解。SBS與基質瀝青輕質組分，二者溶脹后，形成三維網狀結構，對輕質組分游離狀況可以有效的抑制。

3 結束語

總而言之，基質瀝青氧化硬化和SBS裂解退化，其在綜合作用的前提下，發生老化，就是我們經常所說的SBS改性瀝青老化現象。所以，在進行老化SBS瀝青再生作業時，不僅要還原基質瀝青組分組成，同時還應對改性劑SBS的分子機構進行修復，才能滿足SBS改性瀝青再生與利用的要求，為我國SBS改性瀝青材料的發展和應用奠定堅實的基礎。