環保高效型SBS改性瀝青穩定劑路用性能研究

李穎，孔超，朱洪志，孫文超，孫榮，鮑發凱

（山東高速物資儲運有限公司，山東 淄博255400）

1 引言

SBS改性瀝青是我國使用最為廣泛的改性瀝青，但由于SBS在瀝青中的分散方式為溶脹而非溶解，所以，在實際使用過程中產生了較為嚴重的SBS離析現象[1]。目前，國內外普遍采用向SBS改性瀝青中摻入穩定劑的方法來減小SBS的離析現象，最為常用的穩定劑原材料為硫黃。硫黃瀝青中與SBS發生硫化反應的同時，有大量的弱毒性的煙霧產生，對環境造成了污染，損害生產人員的健康。國內外對此也展開了大量的研究工作。例如，二硫化四甲基秋蘭姆[2]、白炭黑[3]等材料在硫黃基穩定劑中的使用在一定程度上起到了環保的作用。本文就是在上述背景下對自主研發的環保高效型SBS改性瀝青穩定劑展開路用性能的研究工作。

2 環保高效型SBS改性瀝青穩定劑的配方與試驗設計

2.1 穩定劑配方及SBS改性瀝青的制備

在制備環保高效型SBS改性瀝青穩定劑的過程中，穩定劑助劑的主要原材料為乙烯基類硅氧烷，調節劑選用不飽和脂肪酸，潤濕劑采用醇類試劑，引發劑選用偶氮類試劑。同時摻有鏈終止劑，將穩定劑助劑與高穩定性不溶解硫進行復配，制備得到環保高效型穩定劑。

向溫度為175°C基質瀝青中摻加4%的SBS（瀝青質量百分比），利用高速剪切儀以4 500 r/min的速度進行剪切，剪切時間30 min，然后，緩緩地摻入環保高效型SBS改性瀝青穩定劑，并在175～180°C的溫度下攪拌75 min，即可制備得到SBS改性瀝青。

2.2 試驗設計

環保高效型穩定劑摻量（SBS改性瀝青質量百分比）分別為0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%，并對制備的不同穩定劑摻量的SBS改性瀝青進行135°C旋轉黏度、針入度、軟化點及48 h離析軟化點差等技術性能的測試；制備AC-13改性瀝青混合料并進行動穩定度、低溫破壞應變、殘留穩定度、凍融劈裂強度百分比等技術指標的測試。通過對SBS改性瀝青及瀝青混合料技術性能的分析，確定環保高效型穩定劑的最佳摻量，并借助熒光顯微鏡對比分析48 h離析軟化點差試驗中，試樣上部SBS的分布情況。

3 環保高效型SBS改性瀝青及瀝青混合料技術性能

3.1 環保高效型SBS改性瀝青技術性能

根據2.2中的試驗設計，對制備的不同穩定劑含量的SBS改性瀝青進行135°C旋轉黏度、針入度、軟化點及48 h離析軟化點差等技術性能的測試。測試結果見表1。

表1 顯示，隨著環保高效型SBS改性瀝青穩定劑摻量的逐漸增大，SBS改性瀝青的135°C旋轉黏度不斷增大，25°C針入度則逐漸減小，軟化點逐漸增大，5°C延度逐漸增大。這說明環保高效型SBS改性瀝青穩定劑對瀝青的黏滯性與低溫性能具有較大的提升作用。其機理主要在于穩定劑中的硫可以與SBS發生硫化反應，在SBS改性瀝青中形成較為致密的三維網狀結構，進而提高SBS改性瀝青的黏滯性以及低溫延性。同時，這種三維網狀結構有助于減小SBS在瀝青中的離析現象。從表1可以看出，隨著穩定劑摻量的逐漸提升，SBS改性瀝青48 h的離析軟化點差從45.8°C（穩定劑摻量0%）逐漸降到規范要求的2.5°C以下，這在很大程度上可以減小SBS改性瀝青在貯存和運輸過程中SBS的離析現象。不過，值得注意的是，當穩定劑摻量為0.2%時，SBS改性瀝青135°C旋轉黏度超過了規范規定的3%的上限，這對SBS改性瀝青的施工和易性造成了一定的困擾，所以，環保高效型SBS改性瀝青穩定劑的摻量也應當有所限制。

3.2 環保高效型SBS改性瀝青混合料技術性能

根據2.2中的試驗設計，對制備的不同穩定劑含量的SBS改性瀝青混合料進行動穩定度、低溫破壞應變、殘留穩定度、凍融劈裂強度百分比等技術指標的測試。測試結果見表2。

表2 環保高效型SBS改性瀝青混合料技術性能

表2 顯示，隨著環保高效型SBS瀝青穩定劑摻量的逐漸增大，SBS改性瀝青混合料的各項路用性能也隨之發生了變化，表現為動穩定度逐漸提高，低溫破壞應變逐漸增大，凍融劈裂試驗殘留強度百分比逐漸升高，殘留穩定度百分率也逐漸增大。上述現象表明，環保高效型SBS改性瀝青摻入使得瀝青混合料抵抗高溫車轍的性能、低溫抗裂性以及水穩定性均得到了較大程度的提升。這主要取決于環保高效型SBS改性瀝青穩定劑對SBS改性瀝青黏滯性與低溫性的提升作用。

綜合環保高效型SBS改性瀝青及瀝青混合料的技術性能，本文認為，從技術性能的角度出發，環保高效型SBS改性瀝青穩定劑的最佳摻量約為0.15%（瀝青質量百分比）。

4 基于微觀影像的貯存穩定性效果分析

本文將環保高效型SBS改性瀝青穩定劑摻量為0%和0.15%的SBS改性瀝青澆筑在直徑25 mm，長度140 mm的鋁管中，豎直放置于163°C的烘箱中靜置48 h，然后，在不擾動瀝青試樣的前提下將鋁管置于冰箱中豎直冷卻4 h，然后，取鋁管上部1/3的SBS改性瀝青制備熒光顯微試驗載玻片，觀察到的圖像如圖1和圖2所示。

圖1 穩定劑摻量0%熒光顯微圖

圖2 穩定劑摻量0.15%熒光顯微圖

對比圖1和圖2，當環保高效型SBS改性瀝青穩定劑摻量為0%時，試樣上部1/3的制備的載玻片試樣在熒光顯微鏡下呈現出了大面積的黃綠色。這表明SBS大量的聚集，SBS改性瀝青的離析程度較大；而當環保高效型SBS改性瀝青穩定劑摻量為0.15%時，同位置的熒光顯微圖像則與前者大為不同，圖2顯示SBS并未像圖1一樣呈現出大面積的聚集狀態，而是以近似于均勻分布的形態呈現在視野中，同時，SBS之間以網狀的結構相互交織在一起。這種現象表明，環保高效型SBS改性瀝青穩定劑在抵抗SBS的離析方面的作用非常大，且硫化反應效果顯著，這與環保高效型SBS改性瀝青及瀝青混合料的技術性能的提升相互印證。

5 結語

本文通過研究得出了以下幾點結論：

1）本文所提出的環保高效型SBS改性瀝青穩定劑的摻入，可以使得SBS改性瀝青的黏滯性和低溫性能得到有效的提升；

2）環保高效型SBS改性瀝青穩定劑可以有效地提高SBS改性瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性以及水穩定性；

3）環保高效型SBS改性瀝青穩定劑能夠有效地減小SBS在瀝青中的離析現象，并可以借助硫化反應使得SBS在瀝青中形成致密的網狀結構。