SBS摻量對改性瀝青技術指標的影響分析

胡美娟，江冠文，何仲強

(廣州肖寧道路工程技術研究事務所有限公司，廣東 廣州 510640)

0 引 言

我國當前要求建筑項目中的所有改性瀝青材料，改性劑的加入量不得低于4.5%，因此在該要求的相關技術中，雖然沒有得到明確，但是也有部分的學者通過對相關研究結果的分析，認為SBS改性瀝青混合料，可以達到針對改性瀝青混合料的相關性能指標，同時其經濟性方面能夠相對于原有的添加劑獲得提升，因此需要對這類材料的使用量進行合理的控制。

1 改性瀝青基礎性能指標分析

SBS屬于某個熱塑性橡膠彈性體，和瀝青材料比起來屬于兩種完全不同物體。基于高速剪切機影響下，兩者實現物理共融，SBS改性劑會進一步吸收瀝青內各種輕質組分，產生溶脹現象，并按照較小顆粒形式全面分布于整個瀝青內，改變瀝青內各項基礎指標。而在SBS改性瀝青材料實際應用中因為春秋常溫以及冬夏低溫、高溫影響，處于不同季節氣候下，瀝青所呈現出應用性能各不相同，瀝青材料感溫性指標會直接影響路面性能。通過分析SBS改性劑摻入量對于材料針入度的影響，能夠為后期建筑施工中合理配置SBS改性瀝青調配比例提供有效參考，借助有效室內試驗合理設計最佳摻入量，并實施有序量產，節約生產成本，改善產品質量。添加SBS改性劑后，基于剪切機影響下，按照小顆粒形式分散于瀝青材料內，和瀝青互相融合，借助改性劑顆粒能夠進一步優化瀝青彈性特征。改性劑顆粒間的網狀和線狀結構可以幫助優化瀝青材料高溫性能。

2 瀝青原材料處理

2.1 主要原材料選擇

在改性瀝青材料的制備過程中，必須要對原材料進行科學的選擇，選擇的原材料有兩種，一種是SK-90號的瀝青材料，另一種為殼牌瀝青材料，對改進劑，采用我國本土生產的瀝青改性劑，并對改性劑加入量進行單一量的控制。當然對于其中加入的其他材料，也必須經過質量方面的控制，需要在該過程中，根據所有改性劑以及工作要求和處理工作規范，使得所有的性能參數都可以得到全面性的考量和驗證，之后根據所有這類信息的使用方法和使用原則進行配置。

2.2 基質瀝青材料制備

在瀝青材料研究過程中，必須要能夠對瀝青的改性材料進行處理，無論是對SK-90瀝青材料還是殼牌瀝青材料，實現對于各類瀝青材料的有效性考量之后才可以研究當前的基層材料在后續的使用過程中是否存在問題。此外在所有瀝青材料的處理中，也要根據材料的配置方法、使用原則以及相關材料的加入量進行控制，從而得到經過了專門配置的瀝青材料[1]。

2.3 改性瀝青的制作方法

針對改性瀝青的制作過程中，必須要能夠實現對于瀝青的基體材料和其他材料的有效處理，其中要能夠使得相關的基底瀝青配置過程中的各類混合物要能夠快速升溫到180 ℃，之后在其中加入改性劑，該過程中將整體的環境溫度維持在180～190 ℃之間，剪切的速率控制在5 500 r/min，剪切處理工作時間為30 min，而之后在其中加入穩定劑，從而使得瀝青材料可以處于剪切環境5 min。在得到了最終結果之后，將瀝青材料放入到烘箱之內，在175 ℃下，讓瀝青材料可以進行2 h的發育，之后直接測量瀝青材料內的各類性能。當然也有一些改性劑整體的改性較為困難，此時需要對相關的環境溫度以及剪切處理工作環境的溫度進行合適的控制，對于新型改性劑，剪切環境的溫度控制在200 ℃，并且整體的處理工作時間控制在50 min。

3 SBS摻量對改性瀝青技術指標的影響

3.1 摻量對于SK瀝青的影響

(1)軟化影響

對韓國SK瀝青的影響過程中，可以發現對于軟性參數方面的影響明顯，最終可以得到如圖1所示的處理工作曲線。

圖1 不同改性劑劑量對SK瀝青性能的影響

從圖1可以發現，改性瀝青軟化點的變化中，可以隨著改性劑的劑量的增加，最終使得整個軟化點也處于逐漸增高的發展趨勢，而當改性劑的加入比例達到4.0%，則整個系統的軟化速度逐漸放緩，同時當改性劑的劑量達到4.4%，在整個系統的后續處理過程中，該環境系統的增長參數以及相關的增長幅度發生的變化基本不大。同時對于星型的改進劑在后續的運行過程中，針對改進的效果方面，影響整體上較為明顯，軟化點可以得到顯著性提升，并且在整個劑量處于較低狀態時，軟化點相較于其他類型的改性劑，也具有了較為明顯的升高效果，同時對于線性的改性劑，在軟化點的提升幅度方面要明顯弱于星型的改性劑。

(2)針入度影響

瀝青的處理過程中，必須要能夠對針入度進行全面的控制和了解，通過對于改性瀝青材料在各類改性劑加入過程中以及相關添加量的分析過程，可以得到最終的如圖2所示的分析圖。

圖2 不同劑量改性劑對于SK瀝青針入度的影響

從圖2中可以發現，針對改性瀝青的針入度會隨著改性劑的整體質量增加，也會產生較為明顯的波動性效應，可以發現，無論是對于何種改性劑，在整體的加入劑量上，到達4.0%，會有原有的變化狀態產生相反的作用，而之后在4.4%時，瀝青材料的針入度發生了反彈作用，在達到了反彈作用的最高點時，又出現下降現象。當然對于其他類型的改性劑，在加入過程中產生的針入度變化參數正好相反，這就說明在各類改性劑的加入階段，對瀝青的針入度整體影響較大。原因是在SBS改性劑加入較少時，改性劑整體上就呈現為分散狀態，如果加入量增加，那么整體上會產生連續性，從而使得瀝青材料的整體狀態發生轉變。

(3)瀝青延度影響

對于瀝青的延度影響過程中，針對SK瀝青，在各個信息的處理之后，可以針對其中的延度參數進行分析，可以發現在改性劑的加入過程中，會針對改性瀝青的低溫延度方面具有較明顯性的影響，對于線型和星型的改性劑，從產生的差別上來看，兩者差別較為明顯[2]。生成的區別在于，對于線型的改性劑而言，在該過程中，低溫延度會隨著改性劑的投入量增加而不斷提升，最終在到達4.4%時，整體的延度能夠達到最大數值，而在后續的改性劑增加時，達到4.8%后，低溫延度反而會逐漸下降，證明并非是隨著改性劑用量擴大，相關低溫延度進一步提升。說明隨著改性劑用量持續擴大，相關低溫研度相繼增加，并存在某種標準界限。微觀顯示，隨著改性劑用量持續增加，瀝青材料內的改性劑從最初的分散相進一步轉化成連續相，使不同分子間的聯系越加密切，擴大不同分子間運動難度，降低改性瀝青整體低溫延度，具體如圖3所示。

圖3 不同改性劑劑量對延度變化影響

但從星型改性劑角度分析，隨著改性劑整體用量的持續擴大，對應低溫延度不存在太大的變化。由于星型改性劑自身所具有的四臂星型特殊結構，擴大了改性劑之間緊密度，增加了不同分子滑動難度，使低溫延度相對較低。處于添加劑量持續擴大條件下，對應分子間相對滑動沒有得到明顯改善，因此低溫延度依然保持一種較低水平，沒有得到明顯改善。

立足于總體發展層面分析，如果添加的改性劑數量相對較少，則改性劑應用類型會對瀝青應用性能產生明顯影響。改性瀝青對應軟化點會隨著改性劑用量擴大而持續提升，改性劑整體用量不會對改性瀝青針入度產生太大的影響，從低溫延度層面分析，線型改性劑和星型改性劑之間也存在明顯差異。改性瀝青整體微觀結構同樣產生某種復雜變化，對于改性瀝青各方面應用性能具有不同影響。隨著改性劑摻量持續擴大，進一步降低了不同類型改性劑的影響，改性劑摻量影響相繼擴大，同時在對應摻量達到4.4%后，可以使整個改性瀝青應用性能達到一種最佳狀態。

3.2 摻量對于殼牌瀝青的影響

(1)軟化特性的影響

如圖4所示，通過對于改性劑的加入總量分析可以發現，無論該過程中加入的線性改性劑還是星型感興趣，在具體的投入量方面都會表現為，軟化點會隨著改性劑的加入量增加而不斷性地提升，同時也可以發現，如果改性劑的劑量處于3.6%～4.4%區間內，那么改性之后的瀝青軟化點處于最大速率的變化狀態，如果加入總量的劑量超過了4.4%時，那么后續的軟化點上升幅度開始逐漸放緩。

圖4 不同改性劑劑量對軟化點變化影響

(2)針入度的影響

在加入改性劑之后，會對殼牌公司生產的瀝青材料造成針入度方面的極小影響，從最終取得的作用效果上來看，所產生的針入度參數，甚至在一定程度上可以對其做忽略不計處理，這說明在改性劑的加入過程中，相關材料的具體處理階段，基本上不會受到改性劑的投入量限制，從而使得其本身的性能參數發生變化。而對于改性劑來說，在加熱的過程中會發現瀝青的針入度會隨著劑量的增加而出現不斷下降的現象，而在到達一定的處理效果之后，針入度反而會出現升高現象，不過從總體上來看，這一變化程度依然較低。

(3)瀝青延度的影響

在瀝青的低溫延度分析過程中可以發現，線型改性劑和星型改性劑的加入過程中，整體上對于殼牌瀝青的相對影響較為明顯，對于線型的改性劑，低溫的延度在改性劑的投入過程，會隨著投入量的增加而增加，如果投入的劑量超過4.4%時，那么整體的增長效果和速度趨于平緩狀態，但是在超過4.8%時，低溫延度反而會呈現出下降狀態[3]。對于星型的改性劑，低溫延度在改性劑的質量處理過程中會產生極小的變化。

總體來看，從改性瀝青角度分析，對應低溫延度、針入度以及軟化點會隨著改性劑整體用量擴大產生相應的變化和波動。總體而言，改性瀝青相關軟化點會隨著改性劑用量增加而不斷擴大，如果改性劑用量超出4.4%，則改性瀝青對應低溫延度也產生明顯衰減現象。

4 結 論

綜上所述，從SBS改性瀝青材料的制備過程中可以發現，無論是針對SK瀝青還是針對殼牌瀝青，在改性過程中的SBS加入量，都會對相關的性能參數造成一定的影響，不過從整體上來看，如果瀝青改性劑加入總量過多，反而會導致參數處于下降狀態，因此在日常的施工過程和相關材料的生產過程，必須要能夠對這類材料的加入量進行全面的控制。