SBS改性瀝青離析試驗影響因素

林雪花

摘要：以JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中T0661的方法為試驗依據，對改性瀝青離析試驗中條件因素進行了探討。結果表明：對某些成品改性瀝青，離析過程中的冰箱冷卻溫度與試驗條件對離析指標具有明顯的影響;分析認為這種影響與改性瀝青的改性工藝、改性劑摻量及基質瀝青有關，相容性好的樣品離析受試驗條件影響小，而相容性不好的樣品離析受其影響大。

關鍵詞：SBS改性瀝青;離析試驗;影響因素;離析機理

1 概述

離析指標是評價改性瀝青儲存穩定性的主要指標，道路工程中多以JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》T0661-2000的試驗方法進行測定。但該規程對試驗操作中的某些細節沒有明確表述，易使不同試驗人員對規程的理解不一而進行不同的操作，容易導致試驗結果出現爭議。其中，該規程語焉不詳之處在于：

（1）3.1.3處：“當盛樣管為鋁管時，將開口的一段捏成一薄片，并折貼2次以上，然后用小夾子夾緊，密閉。然后將盛樣管連同架子一起放入163 ℃烘箱中，在不受任何擾動的情況下靜置（48±1）h”，此處并沒有說明改性瀝青澆樣完成后是否立即放入烘箱，還是在室溫保持一定時間。

（2）3.1.4處：“加熱結束后，將盛樣管連支架一起從烘箱中輕輕取出，放入家用冰箱的冷柜中，保持盛樣管在豎直狀態，不少于4h”，此處并沒有說明家用冰箱的溫度條件。經過長期的瀝青檢測工作，認為這兩點對改性瀝青的離析指標有著明顯的影響，對于一些改性工藝不佳、改性劑與基質瀝青相容性不好的瀝青而言，更容易產生多種試驗結果，重復性和再現性太差，而在樣品生產方、使用方和檢測方中產生爭議。基于此，選取4種不同的SBS改性瀝青進行離析試驗研究，主要針對上述兩點，闡述不同試驗條件對離析指標的影響。

2 離析試驗

將試驗規程中離析試驗過程分成4個步驟：

（1）澆灌盛樣管。

（2）澆灌盛樣管后在室溫冷卻過程。

（3）163℃烘箱48h靜置過程。

（4）冰箱冷卻。在規程中沒有關于（2）過程及（3）過程時冰箱冷卻溫度的描述，故進行兩種試驗設置下的對比試驗。

全過程設置：改性瀝青澆入盛樣管后在室溫下放置一段時間（5-15min），然后封口，再放入烘箱靜止48h，而后冰箱冷卻，冷卻溫度為：-5、-17、-27、-40℃。

無（2）過程：改性瀝青澆入盛樣管后，趁熱立即封口，放入163℃烘箱靜止48和，而后冷卻，冷卻溫度為：-5、-17、-27、-40℃。

試驗共采用了4種不同生產廠家生產的成品SBS改性瀝青，其改性規格為I-D，按中國常用SBS改性工藝流程生產;試驗用盛樣管均為鋁管。具體試驗結果見表1及圖1、1。

3 數據分析

通過圖1、2來看，試驗測定時無論在全過程下還是在無（2）過程下，冰箱的冷卻溫度始終對SBS改性瀝青的離析測定結果有著明顯的影響，但在兩種不同試驗進程下又具有不同的影響趨勢。

（1）全過程試驗時：樣品3在不同溫度冷卻下，離析軟化點差基本不變;而樣品1、樣品2、樣品4的“離析軟化點差-冷卻溫度”則表現出明顯的變化趨勢，即冰箱的冷卻溫度越低，離析上下軟化點差越小。特別是樣品4，在-17℃的冷卻溫度下上下軟化點差還為22.5℃，而當冰箱冷卻溫度降為-40℃時，其上下軟化點差竟已降為2℃，這種結果間的差異是很容易出現質量爭議的。

通過采集樣品4離析過程后的上下端樣品，進行DSR動態剪切試驗，更容易發現不同冷卻溫度帶來的性能差別。圖3表明，在-40℃的冷卻溫度下樣品4的上、下段的相位角與原樣瀝青的相位角基本吻合，這說明其粘彈組成是相同的，試樣沒有發生離析;而在-27℃冰箱冷卻溫度時，上、下段瀝青的相位角在掃描溫度30℃后相位角表現出很大差異，分離成兩條獨立曲線，這就表明上、下段的瀝青粘彈組成存在著明顯的差異，SBS改性劑與基質瀝青發生了明顯的分離現象。這與圖1結論可相互印證。

（2）無（2）過程時：樣品3仍然不發生明顯的離析指標差別，相對穩定。但樣品1、2、4則發生較大的離析指標變化，這種變化是沒有規律的，但不同冷卻溫度下的離析指標差異過大仍會導致對瀝青質量的評定。利用50℃下的頻率掃描獲取了樣品2的相位角變化趨勢（圖4），可以看出：-27℃和-40℃下冷卻過程后的樣品上下端相位角均發生明顯的分離現象，這證明瀝青的離析現象確實存在，同時-40℃冰箱冷卻時的試樣上、下段相位角差比-27℃的顯然要小，這也與離析軟化點試驗的測定結果相符。

這樣，結合圖1、2即可看出，不同的試驗進程對離析的測定結果是有影響的。全過程試驗中，一些樣品的離析軟化點差隨冰箱冷卻溫度的降低有減小的趨勢，而在無（2）過程中，只反映出離析軟化點差結果的高度離散性。可以共同表明：對于某些改性瀝青而言，冰箱的冷卻溫度和不同條件設置確有重大影響。

但對于樣品3，在試驗中則表現出較好的穩定性，其離析值相對穩定，受試驗中各項組合變化條件的影響甚微。這也表明不同品牌或改性工藝的瀝青受試驗條件變化的影響是不同的。改性工藝較好、穩定性好的瀝青其離析受各種變化條件的影響較小，相反改性工藝欠佳、性質不穩定的瀝青樣品受變化條件影響大，因條件變化會導致截然相反的結果判定。

4 分析與討論

SBS改性瀝青是SBS橡膠與基質瀝青的共混體，在改性工藝上屬于物理改性，在微觀結構上屬于非均相體系。離析的發生實際上是共混體在重力場中的相分離過程，這種物理運動既受單純的重力場作用，又與基質瀝青及SBS改性劑各自的材料物理特性有著直接的關系。這主要表現在不同溫度作用下，SBS橡膠與基質瀝青表現出流動特性、縮脹特性是不同的，當外界條件變化時會表現出響應的不同步，致使兩相狀態發生改變。因此可以說，在離析試驗過程中，只要是影響樣品物理狀態的因素，都會對離析產生影響。如（2）過程使試樣由流動狀態變為固體狀態，放入烘箱后又由固體狀態變為流動狀態，這種狀態改變必然會對改性瀝青共混狀態產生影響;同樣，冰箱冷卻溫度使試樣從一個163℃的熱環境中驟然進入一個低溫環境中，不同的冷卻溫度下形成的不同溫降梯度，將導致一些工藝欠佳或穩定性不好的共混體發生二次相態重組，而改變了原有相態結構組成，這就導致試驗結果的不均勻性。在這一點上，這種影響的大小與瀝青的改性工藝、改性劑摻量高低及瀝青本身性質應有所關聯。

樣品3的摻量較小，在共混體形態結構下其SBS橡膠可以均勻分散在基質瀝青的連續相中，這種相態下即使試樣儲存條件發生變化，SBS改性劑也能被動地與基質瀝青的物理遷移過程同步進行，而產生很小的離析。相比之下，樣品1、樣品2、樣品4的SBS橡膠摻量高，加之可能本身改性工藝較差，使之形成的共混體形態結構不穩定，微觀形態不均勻，使得在離析試驗中易受到外界條件的影響。

5 結論

（1）離析試驗測定的進程對SBS改性瀝青的離析有影響。在試驗規程中描述離析試驗時，應當明確表述瀝青澆灌入盛樣管后是應趁熱立即封口并即刻放入163℃烘箱靜置48h，還是在室溫下放置一段時間后再行封口放入烘箱。

（2）冰箱的冷卻溫度對SBS改性瀝青的離析有很大影響，不同的冷卻溫度中對改性瀝青狀態形成二次相態重組。這種影響對不同的改性瀝青又是不同的，對改性工藝好、穩定性好的瀝青影響小;對改性工藝較差、穩定性不好的瀝青影響大，這時在不同的冰箱冷卻溫度條件下，進行離析試驗時會導致截然不同的結果判定，正如檢測試驗中的樣品4，降低冰箱冷卻溫度后，其樣品會由一個嚴重離析的樣品而檢測成為離析符合A級要求標準的樣品，這容易導致工程中的爭議與糾紛。

（3）上述兩方面的影響因素對于不同改性工藝水準的瀝青影響程度是不同的，改性工藝好的瀝青各種影響因素對其影響甚微，所測的離析值差別甚小;改性工藝較差的瀝青隨影響因素的組合離析會有很大的出入，甚至會有幾十度的差別。

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