稳定剂对改性沥青热储存稳定性的影响研究

王朝军 曹 贵 王兆力 马晓燕

(甘肃路桥建设集团养护科技有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

1 引言

SBS改性沥青稳定剂是一种针对SBS改性沥青离析情况所用的一种特效添加剂[1]。但是不同的SBS改性沥青稳定剂，对于不同基质沥青的适应性又不同，因此，为了分析稳定剂与沥青之间的配伍性，有必要对两者之间作用机理进行深入研究。刘浅居[2]研究了改性沥青热存储稳定性，但是没有涉及改性沥青性能衰变的问题。王涛等人[3]对改性沥青性能的衰减做了研究，却没有讨论稳定剂对改性沥青衰减的影响。本课题研究了四种改性沥青稳定剂对改性沥青性能衰减的影响作用，并提出了稳定剂的最佳掺量。

2 实验部分

2.1 实验主要原材料

实验采用的沥青SK-90号基质沥青；1301-1线性SBS改性剂；高芳烃油和四种改性沥青稳定剂。其中基质沥青检测指标结果见表1。

表1 SK-90号基质沥青性能检测结果

2.2 实验方案

实验采用的配方为沥青：高芳烃油：改性剂：稳定剂=100:1:4.0:0.1。试样制备工艺为：基质沥青加热至180℃时添加高芳烃油和改性剂；在180℃条件下使用高速剪切分散乳化机以5500转/分钟的转速，剪切大约40分钟；将剪切完成的试样在175℃烘箱中静止发育2.5小时。

3 实验结果与讨论

3.1 软化点衰变情况

沥青在高温储存的情况下，软化点的衰变比较明显，其情况如图1所示：

图1 不同稳定剂制备改性沥青软化点变化

由图1中可以看出不同稳定剂制备出来的改性沥青随着储存时间的延长，其软化点都有不同程度的衰减，尤其是在储存的前20个小时内衰减的最为严重，超过20个小时后，衰减的幅度放缓。但使用不同稳定剂的改性沥青，其衰减的程度不同，其中掺加STAB-2号稳定剂改性沥青，软化点的衰减最快；其次是公研5号稳定剂；大山3号稳定剂在热储存过程中软化点下降的幅度较慢，但在储存时间超过20小时后，衰减速率加快；兆力1号稳定剂，初始阶段软化点下降速度与大山3号基本相同，20小时后下降的速率放缓，长期储存稳定性优于其他三种稳定剂。改性沥青软化点衰减，是由于SBS改性剂随着高温储存时间的延长，存在一定程度的降解，SBS改性剂碳—碳双键在高温下发生断裂氧化[4]，导致其在改性沥青中形成网络结构变薄弱。但是不同稳定剂，对改性沥青空间网络结构稳定性的影响程度不同，最终导致了软化点衰减的幅度也不一样。

3.2 针入度变化

改性沥青在高温储存时，针入度的变化情况如图2所示：

图2 不同稳定剂制备改性沥青针入度变化

由图2中可以发现，整体上，改性沥青的针入度在前20个小时内的变化幅度较小，超过20个小时后，改性沥青的针入度下降速度增大。这是因为SBS改性剂在高温储存条件下，在沥青中被进一步彻底的溶胀，同时部分SBS改性剂中的碳—碳双键会发生断裂，破坏了改性剂中的网络结构，沥青的变稀，但由于SBS被剪切的粒径较小，其微观变化对于改性沥青的针入度影响也较小。

3.3 延伸度变化

改性沥青在高温储存的情况下，其低温延度也发生了一定的变化，其变化情况如图3所示：

图3 不同稳定剂制备沥青低温延伸度变化

图3表明，整体上改性沥青在高温储存的前20小时内，低温延度有一定程度的降低，但其变化幅度不大；当储存时间超过20小时后，改性沥青延度出现迅速的衰减。对比4种稳定剂对改性沥青低温延度的影响发现，兆力1号稳定剂的改性沥青低温延度均大于使用STAB-1与大山3号稳定剂的改性沥青；使用公研5号稳定剂的改性沥青在高温储存20小时内延度衰减最缓慢，但在超过20小时后，延度衰减最快。沥青的低温延度的衰减，是因为沥青轻组分不断的挥发和SBS高分子链不断的降解。

3.4 改性沥青离析情况

SBS改性沥青在热储存过程中，由于SBS改性剂和沥青在密度、极性和其他物理性能上的差异，易发生改性剂的离析现象。SBS改性沥青稳定剂就是一种可以改善这种趋势的添加剂，对比以上四种稳定剂对改性沥青高温储存稳定性的影响，试验结果如图4所示：

图4 不同稳定剂离析情况

图4表明，使用四种稳定剂制备的改性沥青，离析试验结果均符合规范≤2.5℃的要求；但四种稳定剂储存稳定性的改善效果存在显著差异，其中兆力1号稳定效果最佳、STAB-2次之、大山3号稳定效果最差。

3.5 稳定剂掺量

稳定剂本身是一种比较活泼的外掺剂，掺量较少无法起到明显的作用、掺量过大则会造成改性沥青过度交联，不利于改性沥青施工。因此，本课题通过试验确定稳定剂掺加剂量对改性沥青热储存稳定性的影响，试验结果如图5所示：

图5 软化点随着稳定剂剂量的变化情况

图5表明，稳定剂剂量在0.1%—0.2%之间，离析试验结果均小于2.5℃，满足现行规范。但剂量为0.2%的时候，改性沥青的稠度明显增大，改交联程度较高，不利于改性沥青生产、运输和施工，因此建议稳定剂的添加范围在0.1%—0.15%之间。

4 结论

（1）改性沥青随着热储存时间的延长，各项性能都存在一定程度上的衰减。

（2）热储存稳定性分析结果表明，兆力1号稳定剂改性沥青热储存稳定性最好。

（3）稳定剂最佳掺量为0.1%—0.15%，小于此掺量无法发挥其稳定效果，大于此掺量则会导致改性沥青胶粘。

[1] 赵仕林，万芳，等人.反应型助剂对SBS 改性沥青的化学改性研究[J].公路交通科技.2007，24(7).20-23.

[2] 刘浅居.SBS改性沥青储存稳定性与稳定剂的研究[J].科学技术与程.2009，9(21).6580-6583.

[3] 王涛，才洪美，张玉贞.SBS改性机理研究[J].石油沥青.2008,22(6).10-13

[4] 赖文华，张金凤.SBS改性沥青的热储存老化研究[C].中国公路学会2005年学术年会论文集.38-43