基于瀝青針入度對改性瀝青的分析

陳劍偉

（福建省建科院檢驗檢測有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

得益于優良的工程實踐性能，SBS 改性瀝青被廣泛應用于高等級道路及防水卷材中，其優良性能包括：具備很好的耐高溫和抗低溫性；黏韌性好，抗車轍能力強，極大提高瀝青路面的水穩定性；具備優良的抗疲勞能力，極大地提升瀝青路面的應變能力[1]。隨著材料不斷發展，影響SBS 改性瀝青改性效果的因素越來越多，為了研究不同材料對SBS 改性瀝青性質的影響，本文采用了具有代表性的三種不同基質瀝青（埃索、華特、新立基）、改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）和助劑（增容劑、增稠劑、穩定劑）來測試在五種不同溫度下SBS 改性瀝青的針入度，并用正交試驗的方法對所得數據進行分析[2]。

1 不同基質SBS 改性瀝青P-T 流變特性

本文選用埃索、華特、新立基等作為本研究的基質瀝青，其技術指標如表1 所示。

表1 不同基質瀝青的技術指標

在埃索、華特、新立基三種品牌的基質瀝青中，添加3%的SBS 改性（品牌A），試驗條件依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011），針入度用針和針連桿組件荷重100g、貫入時間5s，在5種不同的溫度下（10.0℃、15.0℃、20.0℃、25.0℃、30.0℃）進行針入度試驗，結果見表2、圖1。

圖1 五種溫度下三種基質SBS 改性瀝青P-T 關系曲線

將圖1 中三種不同基質瀝青的SBS 改性瀝青針入度-溫度曲線進行處理，取瀝青針入度的對數與溫度作圖，可得線性方程和方程相關系數如表3 所示，曲線如圖2 所示。

圖2 三種不同基質瀝青條件下，瀝青針入度對數與溫度關系曲線

表3 三種不同基質瀝青條件下瀝青針入度對數與溫度關系曲線回歸方程和相關系數

從表3 可以看出三種不同基質SBS 改性瀝青的針入度對數(LogP)與試驗溫度(T)回歸方程符合線性關系，且回歸方程的相關系數均滿足試驗規程要求的數值R＞0.997。首先華特基質瀝青改性后其回歸方程斜率最小，對溫度最不敏感，其次埃索基質瀝青，最后新立基基質瀝青[3]。

2 不同改性劑SBS 改性瀝青P-T 流變特性

選用新立基種類的瀝青作為基質瀝青，研究摻量為5%的三種不同改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）對SBS 改性瀝青針入度的影響。針入度試驗結果見表4、圖3。取瀝青針入度的對數與溫度作圖可得線性方程和方程相關系數見表5，圖4。

表4 五種溫度下三種改性劑SBS 改性瀝青的針入度

圖3 五種溫度下三種改性劑SBS 改性瀝青P-T 關系曲線

表5 三種不同改性劑瀝青針入度對數與溫度關系曲線回歸方程和相關系數

圖4 三種不同改性劑條件下，瀝青針入度對數與溫度關系曲線

從圖3 可以看出，在SBS 改性瀝青中加入5%的三種不同改性劑在不同溫度下的P-T 關系曲線幾乎重合，這是因為在SBS 改性瀝青中加入的少量不同改性劑，并未改變瀝青相態的基本結構，表現為SBS 改性瀝青的性能未發生變化。從表5 可以看出不同溫度下三種不同改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）SBS 改性瀝青的針入度對數(lgP)與試驗溫度(T)回歸方程滿足線性關系，且方程的相關系數R＞0.997[4]。

3 不同助劑SBS 改性瀝青P-T 流變特性

選用種類為埃索的瀝青作為基質瀝青，試驗用的三種助劑為增容劑(糠醛抽出油EO)、增稠劑(碳酸鈣CC)和穩定劑(S)，分析其影響規律。結果見表6、圖5。取瀝青針入度的對數與溫度作圖可得線性方程和方程相關系數見表7、圖6。

圖6 三種不同助劑條件下，瀝青針入度對數與溫度關系曲線

表6 五種溫度下三種助劑SBS 改性瀝青的針入度

表7 三種不同助劑條件下，瀝青針入度對數與溫度關系曲線回歸方程和相關系數

圖5 五種溫度下三種助劑SBS 改性瀝青P-T 關系曲線

從表7 可以看出三種不同助劑SBS 改性瀝青的針入度對數(LgoP)與試驗溫度(T)回歸方程均為線性方程，且方程的相關系數R＞0.997。結合表3 中埃索+3%SBS 回歸方程斜率大小為0.2129 可知，斜率大小為埃索+3%SBS+3%EO＞埃索+3%SBS+3‰S＞埃索+3%SBS＞埃索+3%SBS+3%CC，這是因為SBS 改性瀝青的微觀結構在加入助劑后發生了改變，表現為性能變化，導致回歸方程的斜率發生了變化。

4 正交試驗方法分析

根據正交試驗方法進行分析，以瀝青針入度作為指標，5 種不同的溫度分別為T1（10℃）、T2（15℃）、T3（20℃）、T4（25℃）、T5（30℃）來對SBS 改性瀝青基質、改性劑和助劑三種因素進行分析，結果如表8 所示。

表8 正交試驗方法分析結果

從表8 瀝青針入度數據可知，在SBS 改性瀝青原材料的基質、改性劑和助劑三種因素中，助劑對SBS改性瀝青的針入度影響最大。

5 結語

本文通過對三種不同的基質瀝青（埃索、華特、新立基）、改性劑（品牌A、品牌B、品牌C）和助劑（增容劑、增稠劑、穩定劑）SBS 改性瀝青在五種溫度下的針入度的研究，分析得出SBS 改性瀝青的針入度對數(lgP)和試驗溫度(T)滿足線性方程，且方程的相關系數滿足R＞0.997。通過正交試驗方法分析數據得出在瀝青基質、改性劑和助劑三種因素中助劑對SBS 改性瀝青的針入度影響最大，可為以后SBS 改性瀝青的生產和檢測提供參考。