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(jí)的提高及交通量的增大，改性瀝青被廣泛地運(yùn)用到工程施工中。基于此，本文在分析SBS改性瀝青機(jī)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(duì)改性瀝青性能的影響，以供有關(guān)部門(mén)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(jiàn)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(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，SBS摻入量、基質(zhì)瀝青等多種因素，都會(huì)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(duì)其主要影響因素進(jìn)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(jī)理

一般來(lái)說(shuō)，改性瀝青主要是通過(guò)對(duì)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(huì)產(chǎn)生溶脹，進(jìn)而使得自身的極性發(fā)生改變，趨向于膠質(zhì)。在此過(guò)程中，SBS和瀝青之間會(huì)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)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(shuō)，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(huì)產(chǎn)生變化。另外，由于芳香分的不斷增加，高聚物通過(guò)吸收飽和分小分子，使其比表面積得以增加，促進(jìn)改性瀝青相容穩(wěn)定體系的形成。在相反的情況下，過(guò)多的芳香分將會(huì)導(dǎo)致改性瀝青的軟化點(diǎn)和內(nèi)聚力下降。

2.2 SBS摻入量對(duì)改性瀝青性能的影響

SBS的摻入量將會(huì)直接影響到瀝青組分的重新分配。在這個(gè)過(guò)程中，飽和分將會(huì)減少，而芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等都會(huì)增加。作為一種高聚物，SBS改性劑將會(huì)在瀝青中發(fā)生溶解，這是一個(gè)溶脹過(guò)程。一些小分子如飽和分等，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較快，將會(huì)增大高聚物的體積。與此同時(shí)，若高聚物的分散度過(guò)大，將會(huì)增加飽和分小分子的進(jìn)入量，改性后飽和分的含量則會(huì)相對(duì)減少。為滿足實(shí)際施工的需要，在生產(chǎn)過(guò)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(duì)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(gè)條件：（1）富含B鏈段，聚合物應(yīng)具備兩個(gè)S嵌段；（2）應(yīng)將S嵌段的相對(duì)分子質(zhì)量控制在104以上。許多施工實(shí)例表明：平均分子量、SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)、膨化度等，都會(huì)影響到改性瀝青的性質(zhì)。

2.3.1 SBS分子量對(duì)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(duì)較高的SBS，改性瀝青的粘度上升幅度將會(huì)增大，路面的粘合性能也會(huì)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(shí)，可以考慮在生產(chǎn)過(guò)程中采用分子量較大的SBS改性劑，增強(qiáng)其和集料的粘附性。大量的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)線形SBS的分子量達(dá)到10萬(wàn)左右時(shí)，瀝青的改性效果將會(huì)產(chǎn)生明顯的變化，其路用性能將會(huì)在很大程度上得到提高。但是，不是說(shuō)分子量越大越好，過(guò)大的分子量將會(huì)增大SBS在瀝青中的溶解難度，進(jìn)而給對(duì)改性效果帶來(lái)負(fù)面的影響。

2.3.2 SBS化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)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(duì)比之下，前者的分子量較小，這主要是因?yàn)镾BS的星形結(jié)構(gòu)中存在化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)。在星形結(jié)構(gòu)中，由于化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的存在，SBS分子間相互作用力將會(huì)增大，進(jìn)而阻礙分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，可以將星形SBS和配伍性較好的基質(zhì)瀝青一起生產(chǎn)，進(jìn)而增大改性瀝青的粘度，提升其儲(chǔ)存穩(wěn)定性。在具體的生產(chǎn)過(guò)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?yàn)樾切蜸BS微粒形變能力相對(duì)線形SBS較弱，所以前者的延度相對(duì)后者較小。

2.3.3 SBS膨化度對(duì)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(gè)界面層。而這個(gè)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(gè)界面的形成過(guò)程中，必須確保SBS與瀝青之間具備一定的接觸面積，同時(shí)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(guò)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(duì)較差，因此若其膨化度不足，將會(huì)出現(xiàn)顆粒致密的情況。這樣一來(lái)，瀝青中的溶脹作用將會(huì)減緩，進(jìn)而加大高速剪切工作的難度。受剪切時(shí)間的影響，膨化度低的SBS在瀝青中的分散效果會(huì)相對(duì)較差，進(jìn)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(yǔ)

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(shí)踐中要注意以下幾點(diǎn)：

（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(duì)改性效果的影響相對(duì)突出，在實(shí)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?yè)饺胗昧俊?/p>

（3）在材料的選擇上，要根據(jù)工程實(shí)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(shí)踐。

隨著SBS改性瀝青在我國(guó)進(jìn)一步的推廣，其必將在我國(guó)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(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，有利于打造出優(yōu)質(zhì)的路面工程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周偉.SBS改性瀝青生產(chǎn)配合比檢測(cè)技術(shù)研究[J].公路與汽運(yùn)，2014.

[2]曹貴，劉永紅，馬曉燕.SBS改性瀝青疲勞特性影響因素分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014.

[3]沈銀玲.高速公路路面施工質(zhì)量管理淺析[J].價(jià)值工程.2010.

[責(zé)任編輯：張濤]