SBS改性沥青老化行为研究

刘志前 张振平

引言

沥青材料，主要的组成部分为碳氢化合物和非金属衍生物组成的一种混合物。因此在具体的施工使用过程中，往往为了提升沥青材料的综合性能，而采取掺入苯乙烯、丁二烯、苯乙烯锻共聚物的方式对其性能进行改善。SBS为保证优质的弹性，将沥青中的轻质成分加以吸收，这样沥青材料就能够迅速的膨胀。在沥青材料达到改良效果后，形成的沥青组分与SBS相互交联互锁双连续相交同体，以确保改性效果达到预期最佳效果。由于SBS改性沥青自身具有高低温性能优良的特点，因此其已经改广泛的应用于高等级公路沥青路面工程的施工中。另外，道路沥青工程在使用SBS改性沥青时，经常在氧、阳光的作用下，导致沥青材料因为发生老化现象而变得脆硬，最终导致沥青低温性能与耐疲劳性能的下降，再加上长期受到交通荷载以及温度应力的作用，而导致路面出现裂缝的现象，所以，沥青材料的抗热、抗氧化、抗老化等性能已经引起了社会各界的广泛关注。

1 沥青老化影响因素

环境、分子结构、使用环境等各方面因素都是导致沥青出现老化现象的主要因素。沥青材料其加工、运输、拌和、摊铺、碾压以及最终的使用，都会受到不同环境的作用，导致出现挥发以及氧化的问题，使得最终出现沥青材料出现持续老化的现象。沥青混合料在拌和上层、铺筑时，沥青主要表现出热氧老化的现象。沥青路面施工完成投入使用后，则会在热、氧、光、交通荷载、水等交叉作用的影响下，而表现出热氧老化、热光氧老化等现象。

2 SBS改性沥青老化行为

2.1 组分迁移

（1）组分迁移过程。SBS改性沥青经过长时间的环境作用，使得改性沥青材料内部出现了组分迁移以及挥发的问题。因此，改性沥青出现了老化之后，自由基由于在老化的作用下，氧化成为生存羰基变胶质，胶质由于受热后转化成为沥青质。此外，胶质和沥青质由于电荷转移的作用之下，产生电荷转移络合物，沥青质此时极性最强，随着自身含量的增加，形成沥青聚集体，如果这种问题较为严重，那么就会出现不可逆沉淀问题。此外，SBS改性沥青由于老化时间段不同，呈现的状态也各不相同，在初期，主要呈现的是轻质组分变化，在后期，主要呈现的是重组分变化。

（2）胶体结构转变。SBS改性沥青发生老化，主要改变的是胶体体系平衡以及稳定。SBS改性沥青内部分子团，由于具有较强的吸附性，因此就会形成一定的约束力，这部分约束力会在介质中进行分散，进而形成较为稳定的胶体体系。因此，沥青在老化过程重，SBS改性沥青胶体结构，最终会转化成凝胶型。

2.2 微观结构转变

（1）基质沥青微观结构的转变。基质沥青老化，主要就是在反应过程中，发生氧化、裂解以及缩合等反应，依据相关的数据显示，SBS改性沥青在老化后，改性沥青中的羰基、亚砜基、苯环、甲基及亚甲基基团等，起特征峰值会显著的增强，同时，和羰基和亚砜基相互对应的特征峰也呈现了低波方向偏移的现象。改性沥青中，碳原子由于出现不饱和问题，和硫元素相互作用，同时吸收氧分，进而形成了羰基和亚砜基。烷基侧链经过脱氢作用后，缩合成为小分子物质，注入芳碳等，这些物质经过挥发后使得芳碳含量提升。此外，针对SBS改性沥青的老化前后的分析可以看出，相对分子量增幅较为明显，并且分布范围也不断的扩展，这样就有助于分子之间发生聚合反应。

（2）SBS微观结构转变。SBS改性沥青是长碳链高分子聚合物，SBS改性沥青含有的丁二烯链段上的C=C，和其邻位α-H接触，就会发生一定额化学反应，出现氧化反应以及自由基反应，由此就会使得SBS内部物质的数量以及种类发生变化。通过红外光谱发现，SBS改性沥青老化之后，其双键末端的CH对应的特征峰，随着变化也在减弱，-O-H和C=O所对应的特征峰，却出现了增强的现状。通过调查分析发现，SBS改性沥青分子量分布，受到聚丁二烯段的影响，出现了变宽的问题。

（3）基质沥青与SBS的交互作用。SBS改性沥青出现老化，主要就是基质沥青出现硬化问题，改性剂裂解退化，二者在相互作用之下的一个综合表现。SBS改性沥青老化后，基质沥青吸收SBS断链，进而生成自由基，对SBS可以有效的降解。SBS与基质沥青轻质组分，二者溶胀后，形成三维网状结构，对轻质组分游离状况可以有效的抑制。

3 结束语

总而言之，基质沥青氧化硬化和SBS裂解退化，其在综合作用的前提下，发生老化，就是我们经常所说的SBS改性沥青老化现象。所以，在进行老化SBS沥青再生作业时，不仅要还原基质沥青组分组成，同时还应对改性剂SBS的分子机构进行修复，才能满足SBS改性沥青再生与利用的要求，为我国SBS改性沥青材料的发展和应用奠定坚实的基础。