SBS改性瀝青的RTFOT微觀老化機理

楊菁

摘要：文中分析SBS改性瀝青的RTFOT微觀老化機理，結合工程情況探討SBS改性瀝青在實際工程中的應用，并為類似研究提供借鑒，推動我國公路建設事業的進步與發展。

關鍵詞：SBS改性瀝青;微觀老化;施工技術

瀝青作為瀝青路面的重要施工材料，是一種復雜的高分子烴類聚合物，其主要成分為瀝青質、樹脂、飽和烴和芳香烴，在特定的條件下表現出一定的黏彈性?，F有的一些瀝青改性劑可以增加瀝青的彈性，降低其應力和溫度敏感性，從而提高瀝青混合料的抗車轍和抗疲勞性能，其中最常用的是SBS改性劑。SBS改性劑與瀝青混合后，吸收瀝青的油分和軟瀝青組分，在瀝青冷卻后，硬化形成網狀結構，瀝青進入網狀結構中，形成一個有機的高分子彈性體，使瀝青性能得到改善。

1、SBS改性瀝青的RTFOT微觀老化機理

1.1 老化時間對 SBS 改性瀝青常規指標的影響

對不同老化時間的 SBS 改性瀝青樣品分別測試了針入度、軟化點、延度、針入度指數、當量軟化點，對于同一改性劑摻量的 SBS 改性瀝青，隨著老化時間的延長，針入度和延度逐漸下降，針入度指數上升，當量軟化點增高。當 SBS 摻量較低時 （ 3% ，4% ） ，針入度隨著老化時間的延長而顯著下降，軟化點隨著老化進程而上升; 當 SBS 摻量較高時 （ 5% ） ，針入度在老化初期 （ 85 min） ，下降顯著，繼續延長老化時間，降幅明顯變緩; 軟化點也出現了先下降再上升的趨勢，呈現兩階段老化特征;針入度指數隨著老化時間延長而變大，也表明老化后的瀝青感溫性變小。隨著 SBS 摻量的增加，SBS 改性瀝青的低溫延度有明顯的提高，這是因為當 SBS 摻量較低時，瀝青呈連續相，改性劑呈分散狀態，為單相連續; 隨著 SBS 摻量的增加，改性瀝青會形成相互貫通的網絡結構，使得低溫性能明顯改善。

1.2 基于 FTIR 的 SBS 改性瀝青老化研究

用傅里葉變換紅外光譜儀分別測試 3% ，4% ，5% SBS 改性瀝青在不同老化時間的譜圖。其中 2 920 cm-1對應基質瀝青中C-H 的伸縮振動，1 460 cm-1對應C-H 鍵的變形振動，最大峰值出現在 2 920 cm-1和 1 460 cm-1處，這 表 明 在 改 性 瀝 青 中 仍 以C-H 鍵 為 主;966 cm-1處為 SBS 中聚丁二烯 C = C 的特征吸收峰，700 cm-1處為聚苯乙烯苯環C-H 的特征吸收峰，這兩個峰可以表征 SBS 的存在。通過對比不同老化時間的紅外譜圖發現，隨著老化時間延長，700 cm-1處的吸收峰基本無變化，即聚苯乙烯段相對穩定，無氧化發生; 966 cm-1處的吸收峰明顯減弱，表明聚丁二烯中 C = C 含量隨著老化時間的延長而降低。

BS 分子在老化過程中，分子鏈從較不穩定的聚丁二烯段發生熱氧化降解和無規斷鏈，BI 指數降低，從而使得聚丁二烯段賦予改性瀝青的韌性和低溫變形能力隨著老化時間延長而逐漸降低乃至喪失。聚苯乙烯段的熱氧穩定性較高，由于聚苯乙烯與瀝青相容性較好，在老化后期，越來越多的較為剛硬的聚苯乙烯分子片段溶解于瀝青中，導致瀝青稠度增大，軟化點出現上升。

2、SBS改性瀝青施工技術分析

2.1 準備工作

為了確保SBS改性瀝青混凝土的改性效果，在鋪筑SBS改性瀝青面層之前，需要嚴格控制路基和路面基層的施工質量，路基壓實度一定要達到設計的壓實質量標準，以避免路基發生沉降等病害。施工前還需進行清掃、整平等工作。

在改性瀝青面層施工之前，需對進場的原材料進行抽樣檢測，確保滿足設計的技術質量要求，不合格的材料不予進場。并且應提前修筑測試路段以確定混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓等環節所需施工設備及壓實機械組合、壓實遍數和壓實施工中的溫度范圍。

2.2 拌和

采用間歇式瀝青混合料拌和機進行拌和。由于混合料的質量直接影響攤鋪碾壓后的路面質量，在混合料拌制過程中應嚴格控制油石比，并每天從運輸車上采集一定質量的混合料進行抽提（燃燒法）試驗，以指導拌和站工作。混合料拌和時間以集料表面全被瀝青覆蓋、無集料外露并拌和均勻為確定標準。拌和站未經現場試驗室批準不得擅自更改混合料配合比，如發現某一檔礦料料倉出現溢料現象，應及時停機進行處理。運輸車在出料口裝料時應按三車法即“前→后→中”的順序進行，以避免混合料離析。

2.3 運輸

改性瀝青混合料采用大噸位自卸式卡車運輸，根據運輸距離、攤鋪速度確定車輛數。在運輸過程中應保證運輸車輛清潔，沒有余料存在，運輸前可用 1∶3 的柴油水混合液噴灑涂刷車廂，避免混合料黏附車廂側壁與底部。在運輸車側壁留有檢測孔，孔距一般為 300mm，采用數顯插入式熱電偶溫度計測定混合料出廠時與到現場時的溫度與濕度。在運輸時應用油氈布等對混合料進行覆蓋，起到保溫、防雨、防污染的作用。在現場對混合料進行檢測，離析、低于160℃、硬殼結團及被雨淋濕的混合料都應廢棄。為保證攤鋪的效率與施工連續性，攤鋪初始階段，運輸車應停在 10～30m 的位置，并至少有5輛運輸車做準備。

2.4 攤鋪

混合料攤鋪之前，應將施工工作面清掃干凈，灑布一層黏層油?；旌狭系臄備仠囟葢刂圃?70～180℃，不可低于 160℃。提前 30min 預熱攤鋪機熨平板，保證其溫度在130℃以上。熨平板放置在墊塊上，墊塊高度根據原路面接縫高度乘以壓實系數得到。攤鋪時，墊塊應靠近接縫，調整好角度，使熨平板前端輸料口位于接縫處，攤鋪料應蓋住接縫 2～3cm。攤鋪機起步攤鋪以后對接縫處進行人工處理，使接縫處保持飽滿且兩邊無散料。攤鋪完成后，由現場技術人員檢查攤鋪層厚等，對存在攤鋪不均勻的區域應進行人工換填補料處理。

2.5 碾壓

按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行混合料碾壓施工。在剛攤鋪的油面上嚴禁轉向、調頭、急剎車或停車加水。由于SBS改性瀝青的特殊性，其混合料溫度要比普通瀝青混合料高20℃。

混合料碾壓一般分為初壓、復壓和終壓。初壓選用雙鋼輪振動壓路機，溫度控制在 160～170℃，速度為 2km/h，碾壓 3～4 遍;復壓選用 26t 輪胎壓路機碾壓，溫度控制在130～160℃，速度為 3～5km/h，碾壓 2～4 遍，直至無非常明顯的輪跡;終壓選擇雙鋼輪壓路機，溫度控制在 100℃以上，速度為 4～6km/h，碾壓 1～2 遍，直至輪跡消除。由于SBS改性瀝青的壓實質量受溫度影響很大，所以要嚴格保證在較高的溫度下進行壓實，并控制好碾壓速度，以提高路面的壓實度與平整度。在碾壓施工過程中，壓路機械應具有噴霧功能，以避免黏輪，光輪壓路機可用清潔水作隔離劑，輪胎壓路機用肥皂水作隔離劑，但水量均不宜太大。

結論

隨著新材料、新技術的發展，SBS改性瀝青作為一種新型的路面材料，越來越多地應用于路面施工中。在公路建設中，路面施工作為重要環節，對路面使用性能有著重要的影響。根據工程所處的地域環境及所用的材料，選擇合適的施工技術、機械等，合理配置機械、組織人員，可以提高路面的施工質量。由于SBS改性瀝青的特殊性，需要采用一些獨特的施工工藝，這樣能夠有效防止改性瀝青路面出現早期病害，提高瀝青路面抗水損害能力。

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