SBS与天然沥青复合改性性能研究

吕良江

【摘 要】SBS改性沥青因为具有良好的高温低温性能，是现在应用较为广泛的一种沥青改性方法；而天然沥青因为具有良好的高温性能，最近几年发展比较快的一种沥青改性技术。本文通过对SBS和天然沥青的复合改性来进行研究，通过一系列的试验得到具有良好的高低温性能且具有良好经济效益的配方。

【关键词】SBS；天然沥青；复合改性

SBS改性沥青路面具有良好的高低温性能，在应用过程中得到了广大业主的认同，但是因为其价格比普通沥青高20%，因此制约了其在一些资金较为紧张地区的应用。天然沥青改性沥青路面具有优异的高温性能，但其低温性能较差，冬季低温容易开裂，影响路面寿命。通过对改性沥青的试验研究，发现SBS与天然沥青共同改性后的改性沥青具有很好的高低温性能，且降低了使用成本。同时，天然沥青又可以作为一种抗剥落剂，在改性的过程中既起到改善高温性能，又起到增加与矿石粘附性的作用。

SBS是一种高聚物，是苯二烯与丁二烯共聚之后的产品。天然沥青是石油在自然条件下，经千百万年的时间，在温度、压力、气体、无机物触、微生物及水分的综合作用下氧化聚合而成的沥青类物质。由于它长年与自然环境共存，所以性质特别稳定。而天然岩沥青由于产生于岩石裂缝中，所受的压力与温度条件要比其他天然沥青高，故聚合程度很高，分子量也越大，软化点很高。天然岩沥青的基本性质取决于它的聚合程度和纯净度，即软化点的高低及灰份含量的多少。一般情况下，软化点越高，其聚合程度越高，平均分子量也越大。需要指出的是，含含灰份量不同的天然岩沥青不能用软化点的高低比较其性能之优劣，因为灰份也直接影响软化点的高低。只有含灰份量相同的天然岩沥青才可以用软化点来反映它们的氧化聚合程度，即组成情况。

1.试验仪器、材料

1.1试验仪器

沥青针入度仪（天津建筑仪器厂）

恒温烘箱（大连干燥箱厂）

软化点试验仪（北京科学实验仪器厂）

恒温水浴箱（无锡市医疗设备厂）

延度试验机（北京科学试验仪器厂）

电光分析天平（沈阳分析仪器厂）

1.2材料

山东宏润70#道路重交沥青，SBS，天然岩沥青

2.实验步骤

根据基质沥青与SBS、天然沥青的特点，采用加热的方法在基质沥青中分别加入不同比例的SBS和天然沥青，并适当加入一些助溶剂共混。然后在不同的温度下，通过对复合改性沥青的各项性能指标进行测定。

2.1延度实验[1-5]

在规定温度下，以一定的速度延伸至拉断时的长度，以厘米表示，延伸速度为5cm/min。

2.2软化点实验（环球法）

在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和重量的钢球于水中，以每分钟生高5℃的速度加热至软化下沉达规定距离的温度，以℃表示。

2.3针入度实验

在规定温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直穿入试样的深度，单位为1/10mm，实验温度为25℃，时间为5s，标准针、针的连杆与附加砝码的合重为100g。

2.4加热损失实验

在规定温度下受热一定时间后重量的损失，以百分率表示，加热时间为5h，加热温度为163℃，加热损失后的残留物需进行针入度实验，并计算残留物针入度占原试样针入度的百分率。

2.5抗剥落程度实验（水煮法）

试样的粘结力是根据其在矿料表面上的抵抗被水移动的情况，来判断与矿料表面的粘结能力。

3.结果与讨论

（1）复合改性沥青的延度实验结果如表1所示，0℃和5℃的延度是低温抗裂性能的重要指标。从结果来看，随着SBS含量增大，0℃和5℃的延度增加明显，而天然岩沥青的影响则不明显。从25℃的延度普遍降低，但拉伸时断裂形状与基质沥青四完全不同的，表现出十分明显的抗拉性能。这主要是因为SBS与天然岩沥青在基质沥青中形成网络结构，改变了基质沥青的变形特性的结果。

表1 SBS与天然岩沥青复合改性沥青延度数据

（2）复合改性沥青软化点实验结果如表2所示。从表中可以看出，当增大SBS和天然岩沥青的剂量时，复合改性沥青的软化点均有不同程度的改善，说明SBS和天然岩沥青与沥青共混的网络结构起了作用。

表2 SBS和天然岩沥青复合改性沥青软化点数据

（3）复合改性沥青的针入度结果如表3所示，可以看出在加入SBS和天然岩沥青后，针入度值普遍下降，说明复合改性沥青的硬度有所提高。

表3 SBS和天然岩沥青复合改性沥青针入度数据

（4）复合改性沥青的薄膜烘箱热损失实验，主要是检验沥青的抗老化能力。其结果如表4所示，当SBS的含量稍多于天然岩沥青的含量时，复合改性沥青的各项指标均好于基质沥青，说明其具有良好的抗老化性能。

表4 SBS和天然岩沥青复合改性沥青热损失后实验数据

（5）复合改性沥青抗剥落实验，是检验沥青石料的粘结能力的指标，其标准为5级。复合改性沥青的抗剥落等级均达到5级，说明其除具有良好的网状结构外，而且其粘结能力也是比较强的。

4.结论

（1）采用SBS和天然岩沥青作为改性剂与基质沥青混合形成的改性沥青，具有坚固的弹性空间网状结构，具有比较好的低温性能和良好的抗高温性能，使低温延度、软化点、脆点等性能均明显的得到改善。

（2）当SBS和天然岩沥青的含量不同时，对改性沥青的各项性能指标影响比较大，结合经济、气候、路面等级要求等因素，一般SBS含量在3%～4%、天然岩沥青在1%～2%时改性效果，经济性能均比较理想。

（3）经过综合评价，在加入3%SBS+1%天然岩沥青时，沥青的各项性能最佳，同时达到了国家关于改性沥青的指标要求。

【参考文献】

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