增粘石油樹脂對SBS復(fù)合改性瀝青粘結(jié)性能的影響★

全弘彬 劉 攀 盛興躍

(重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 400067)

1 概述

從20世紀(jì)90年代以來，隨著交通建設(shè)的增多，我國交通建設(shè)得到了飛速的發(fā)展。由于交通量的日益增長，大多數(shù)瀝青路面在經(jīng)過數(shù)年的使用后，普遍出現(xiàn)了各種路面病害，如：車轍、坑槽、推移、瀝青剝落、唧泥等[1]。病害的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了行車舒適性、安全性等，同時也增加了路面的養(yǎng)護(hù)成本[2]。多數(shù)學(xué)者經(jīng)過多年的研究認(rèn)為水損壞是早期病害的主要形式，水的作用使瀝青和粘結(jié)界面發(fā)生破壞，是造成病害的主要因素之一[3]。

鑒于此問題的出現(xiàn)，國內(nèi)外許多生產(chǎn)廠家和研究單位在不斷地進(jìn)行復(fù)合改性瀝青的研究，以期提高復(fù)合改性瀝青與砂巖石界面、瀝青混凝土基面與鋼板基面粘結(jié)性能，從而提高路用性能。研究方向都主要集中在SBR改性瀝青或SBS改性瀝青；試驗表明，橡膠改性瀝青無論橡膠成分多高，與石料的粘結(jié)能力仍然有限[4]。筆者使用增粘石油樹脂復(fù)合改性瀝青，不僅保留了改性瀝青的耐高低溫性能的優(yōu)勢，還賦予了復(fù)合改性瀝青的高粘結(jié)力的優(yōu)勢，因此研究生產(chǎn)高性能改性瀝青有極大的技術(shù)提升空間。本文研究制備的復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的高低溫性能及高粘結(jié)力性能，解決瀝青路面普遍易脫落易開裂的病害，提升路用性能，延長路面的使用壽命，減少養(yǎng)護(hù)成本。

2 實驗部分

2.1 試驗原材料

SK70號基質(zhì)瀝青、恒泰石化SBS(791H)、增粘石油樹脂A、增粘石油樹脂B、增粘石油樹脂C、重慶智翔鋪道技術(shù)工程有限公司自制的環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，鋼板數(shù)塊，重慶某石料廠：集料(堅硬、潔凈、耐磨的玄武巖)、礦粉(磨細(xì)石灰?guī)r)。

2.2 原材料配比

實驗分別選取增粘石油樹脂A，B，C以基質(zhì)瀝青∶SBS∶改性劑于100∶7∶3,100∶7∶7,100∶7∶11的比例與傳統(tǒng)SBS改性瀝青D組做實驗對比，具體比例分組如表1所示。

2.3 復(fù)合改性瀝青的基本性能測試及粘結(jié)性能測試方法

實驗參照規(guī)范JTG E20—2011，分別測試A，B，C組復(fù)合改性瀝青三大指標(biāo)、彈性恢復(fù)、離析、瀝青旋轉(zhuǎn)粘度與傳統(tǒng)SBS改性瀝青D組性能對比。

在砂巖石塊、瀝青混凝土及鋼板上分別刮涂0.5 kg/m2復(fù)合改性瀝青A，B，C(石塊溫度130 ℃，改性瀝青150 ℃)，冷卻后用自制環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑粘上拉拔頭，測試25 ℃時拉拔粘結(jié)強度與傳統(tǒng)SBS改性瀝青D組拉拔粘結(jié)強度對比。

表1 復(fù)合改性瀝青配比

3 結(jié)果與討論

3.1 復(fù)合改性瀝青的性能研究

3.1.1三大指標(biāo)

根據(jù)表1的配比，按照實驗規(guī)范JTG E20—2011 T0606—2011進(jìn)行瀝青軟化點實驗，T0605—2011進(jìn)行瀝青5 ℃延度實驗，T0604—2011進(jìn)行瀝青25 ℃針入度實驗，結(jié)果如表2所示。

表2 三大指標(biāo)測試結(jié)果

從表2中可以看出，隨著增粘樹脂A,B及C摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的軟化點均呈上升趨勢，而隨著增粘樹脂C的摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的軟化點呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。且上述復(fù)合改性瀝青的軟化點基數(shù)均較大，所有組瀝青軟化點均在84 ℃以上，明顯均能夠滿足高性能瀝青的要求。另一方面，由于傳統(tǒng)7%SBS改性瀝青的軟化點為91.5 ℃，因此，復(fù)配后的改性瀝青軟化點性能基本較原7%SBS瀝青軟化點降低，且隨著增粘石油樹脂A,B摻量的增加，復(fù)合改性瀝青軟化點較原瀝青軟化點的降低趨勢逐漸降低，而隨著增粘石油樹脂C的摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的軟化點變化趨勢不明顯，且在萜烯樹脂摻量為7%時，復(fù)合改性瀝青的軟化點較為接近原7%SBS改性瀝青軟化點。

通過表3可以看出，在復(fù)合改性劑摻量為3%時，其復(fù)合改性瀝青的延度差別不明顯，而與7%SBS改性瀝青的48.4 cm延度對比降低明顯。隨著復(fù)合改性劑的摻加，復(fù)合改性瀝青的5 ℃延度均呈現(xiàn)明顯下降趨勢，且A，B摻加量增多后，下降趨勢尤其明顯。因此，考慮到復(fù)合改性瀝青的延度低溫性能，建議復(fù)合改性瀝青中A,B及C的復(fù)合摻量不超過7%。

復(fù)合改性劑的摻加，針入度明顯降低，且均隨著改性劑摻量的增加，呈現(xiàn)明顯降低趨勢，較7%SBS純改性瀝青的48.7(0.1 mm)針入度降低明顯。因此，上述改性劑的摻加會降低瀝青的針入度性能。

3.1.2彈性恢復(fù)

根據(jù)表1的配比，按照實驗規(guī)范JTG E20—2011 T0662—2011進(jìn)行彈性恢復(fù)率實驗，結(jié)果如表3所示。

表3 復(fù)合改性瀝青彈性恢復(fù)率測試結(jié)果 %

從上述數(shù)據(jù)結(jié)果表明，隨著復(fù)合改性劑摻量的增加，彈性恢復(fù)率略有降低，且11%摻量內(nèi)均能使復(fù)合改性瀝青的彈性恢復(fù)率達(dá)到95%以上，彈性恢復(fù)性能良好，且較7%SBS改性瀝青100%彈性恢復(fù)率區(qū)別不大。因此，復(fù)合改性劑對瀝青的彈性恢復(fù)性能影響不大，可忽略不計。

3.1.3離析

根據(jù)表1的配比，按照實驗規(guī)范JTG E20—2011 T0661—2011進(jìn)行改性瀝青離析實驗，結(jié)果如表4所示。

表4 復(fù)合改性瀝青離析測試結(jié)果 ℃

從上述結(jié)果可以看出，摻加復(fù)合改性劑后，改性瀝青離析試驗后上下層溫度差隨著改性劑摻量的增加而有小幅度降低趨勢，且增粘樹脂C的降低趨勢較增粘樹脂B大，增粘樹脂B的降低幅度較增粘樹脂A大。但總體而言，摻加復(fù)合改性劑后，復(fù)合改性瀝青的離析性能依舊較差，軟化點差均在40 ℃以上。因此，此次研究的復(fù)合改性瀝青均不能夠長期儲存。

3.1.4旋轉(zhuǎn)粘度

根據(jù)規(guī)范要求JTG E20—2011 T0625—2011進(jìn)行布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗，試驗時采取27號轉(zhuǎn)子，試驗溫度135 ℃,175 ℃，得到試驗結(jié)果如表5所示。

表5 復(fù)合改性瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度 MPa·s

從上述結(jié)果可以看出，隨著復(fù)合改性劑摻量的增加，瀝青的旋轉(zhuǎn)粘度均呈上升趨勢，且變化幅度不大。因此，可以得出，影響復(fù)合改性瀝青粘度的主要因素為SBS，與復(fù)合改性劑的關(guān)系較小。

3.2 復(fù)合改性瀝青粘結(jié)性能研究

在砂巖石塊、瀝青混凝土與鋼板上分別刮涂0.5 kg/m2復(fù)合改性瀝青A，B，C(石塊溫度130 ℃，改性瀝青150 ℃)，冷卻后用自制環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑粘上拉拔頭，測試25 ℃時拉拔粘結(jié)強度與SBS改性瀝青D組對比。試驗結(jié)果如表6所示。

表6 粘結(jié)強度測試結(jié)果

從上述結(jié)果可以得出，復(fù)合改性瀝青與砂巖石塊、瀝青混凝土基面、鋼板基面的粘結(jié)性能在復(fù)合改性劑種類不變的條件下，隨著改性劑摻量的增加，復(fù)合改性瀝青與砂巖石基面、瀝青混凝土基面、鋼板基面的粘結(jié)性能呈現(xiàn)較為平緩的上升趨勢。同時，同摻量條件下，復(fù)合改性瀝青的粘結(jié)強度依次呈現(xiàn)以下順序：增粘石油樹脂C>增粘石油樹脂B>增粘石油樹脂A。

4 結(jié)論

1)通過添加增粘石油樹脂A，B，C于SBS復(fù)合改性瀝青中，對瀝青軟化點、彈性恢復(fù)率、針入度、離析、旋轉(zhuǎn)粘度影響不大，有著優(yōu)異的高溫性能。隨著增粘石油樹脂的增加，復(fù)合改性瀝青的粘結(jié)強度提升明顯，不過鑒于增粘樹脂的增加對于低溫延度的影響較大，綜合結(jié)果建議選定配方A-2，C-2。

2)增粘石油樹脂的添加使短期的材料成本有所增加，不過有效的減少用于日后的養(yǎng)護(hù)維修成本上，綜合成本低于傳統(tǒng)SBS改性瀝青，有良好的市場前景。