西太SBSⅠ-C改性沥青质量的控制

■张海燕 周少聪 洪汀辉翁 斌朱文影

(1.福建省海琴路桥建设有限公司，福州 350001；2.厦门华特集团有限公司，厦门 361001)

SBS改性沥青以优越的性能广泛用于道路面层，SBS改性沥青的质量关系到路面混合料高低温性能及道路耐久性。所以制作合格的SBS改性沥青对道路质量相当重要，而SBS改性沥青的性能指标与生产原材料贴切相关。不同种类的基质沥青、改性剂、添加剂、稳定剂及生产制造工艺直接影响着改性沥青的各项性能指标。本文采用大连西太基质沥青制备SBSⅠ-C改性沥青。首先，用不同的比例改性剂、添加剂、稳定剂分析了西太基质沥青在180℃温度制备的SBSⅠ-C改性沥青的各项性能指标；其次，采用170℃温度制备西太SBSⅠ-C改性沥青，分析170℃制做温度对Ⅰ-C改性沥青的各项性能指标影响；再次，用6个800g SBSⅠ-C改性沥青样品放置170℃烘箱存储24h，分析改性沥青样品在170℃热存储后各项指标变化。再以上述三种试验方法得到试验数据，从而总结西太基质沥青制备SBSⅠ-C改性沥青适合的配比，为西太SBSⅠ-C改性沥青生产现场提供比较合适配比成本，并能适合SBSⅠ-C改性沥青性能指标要求范围。

1 试验仪器与材料

1.1 试验仪器

制备改性沥青样品使用的仪器见表1：

表1 仪器名称、规格及生产厂家

1.2 试验用材料

本试验使用的材料：SBS 1301(791)、橡胶油(进口)、稳定剂(自制)、基质沥青(大连西太)，西太沥青技术指标见表2：

表2 西太90A沥青的技术指标

2 试验方法

本试验采用试验室制备SBS改性沥青样品。首先称取基质沥青并加入橡胶油，待沥青加热升温到165℃加入SBS改性剂并搅拌，升温至规定的温度后，换用剪切机剪切样品至规定的时间，剪切速率控制在4000～6000转/min之间。剪切完成后，换用搅拌机搅拌加稳定剂交联样品至规定的时间，搅拌速率控制在800～1000转/min之间。

3 试验结果

试验数据结果见表3、表4、表5。

(1)在180℃试验温度用不同比例橡胶油、SBS、稳定剂制作改性沥青样品(外掺)，试验结果见表3。

改性沥青样品制作工艺：首先，称取基质沥青加入计量橡胶油。升温至165℃加入计量SBS搅拌至180℃，再用剪切机剪切样品20min。剪切完成后，再用搅拌机搅拌并加入计量稳定剂交联，温度控制180℃搅拌75min。从表3试验结果分析，样品8在未加稳定剂交联状态下，SBS改性沥青48h离析试验结果在40℃以上，完全不满足Ⅰ-C改性沥青离析指标规定小于2.5℃要求。这是由于基质沥青和SBS改性剂在剪切力作用下只相混一起，在无稳定剂交联形成网络结构状态下，改性沥青样品随着存储时间延长，改性沥青中的SBS改性剂往上浮，最终致使基质沥青和改性剂两相分离。同时未加稳定剂的改性样品软化点指标较低，粘度较小，与有加稳定剂交联的改性沥青的软化点指标、粘度指标差别较大。以此表明，稳定剂对改善改性沥青离析指标、软化点高温指标起到重要作用；样品5、样品6添加0.19% 稳定剂，温度180℃搅拌交联75min，离析指标未能满足Ⅰ-C改性沥青离析指标规定小于2.5℃要求，以此表明，改性沥青样品在稳定剂添加量较小状态下，样品在制作过程中交联稳定速度较慢，所以适量的稳定剂对改性沥青的交联稳定速度有加快，但由于稳定剂剂量增加对改性沥青粘度成线性增加，稳定剂超量会使改性沥青样品产生结团，加大生产风险；样品1、样品2、样品3、样品4改性沥青随着橡胶油比例的增加，改性沥青的老化前延伸度、老化后延伸度逐渐增大，尤其样品1在未加入橡胶油的状态下，RTFOT老化延伸度19cm，未能达到Ⅰ-C改性沥青延伸度指标要求范围。以此表明，橡胶油是起到提升改性沥青的低温延伸度的作用。

表3 180℃试验温度下的试验结果

(2)在170℃试验温度用不同比例橡胶油、同比例SBS及稳定剂制作改性沥青样品(外掺)，试验结果见表4。

表4 170℃试验温度下的试验结果

表4改性沥青样品制作工艺：首先，称取基质沥青加入计量橡胶油，升温至165℃加入计量SBS搅拌至170℃，再用剪切机剪切样品20min，再用搅拌机搅拌加入计量稳定剂。样品9加稳定剂搅拌时间为75min，样品10加稳定剂时间为95min，整个制作过程温度控制170℃。从表4试验结果分析，样品9、样品10在制作温度170℃剪切分散SBS、交联稳定后，改性沥青样品的针入度、软化点、延伸度、粘度、RTFOT和TFOT延伸度指标都能满足Ⅰ-C改性沥青指标要求范围，但是样品9在170℃加0.21%稳定剂搅拌75min，改性沥青48h离析试验结果不能满足要求。样品10在170℃加0.21%稳定剂搅拌90min，改性沥青48h离析试验结果能满足要求。以此说明，170℃温度制作改性沥青样，稳定剂交联速度较慢，样品交联稳定需要更长时间。从样品10试验数据结果得出，西太沥青制作改性沥青样品，在170℃也能稳定交联，满足离析指标规定的要求。不足之处在于交联速度偏慢，交联稳定需较长时间，生产效率低。但从延伸度结果分析，170℃温度制作改性样品抗老化效果较强，这是因为170℃温度制作温度比180℃制作温度减小SBS改性剂在高温制作过程中产生老化。

(3)800g改性样品在170℃烘箱存储24h的试验结果见表5。

表5 经过170℃烘箱存储24h的试验结果

表5试验方法，将改性沥青样品 2、样品4、样品6、样品8、样品9、样品10置于170℃烘箱存储24h，再检测每个改性沥青样品的各项指标，观察每个改性样品在170℃烘箱存储24h后质量的变化，检验改性沥青样品的热储存稳定性能，从而分析改性样品在制备时发育时间是否充足，再总结改性沥青样品经170℃存储引起指标衰减是否满足Ⅰ-C改性沥青指标规定范围要求。从表5的试验结果分析，无稳定剂交联的样品8在170℃烘箱热存储24h后，检测离析指标也未能满足Ⅰ-C改性沥青指标要求，并且软化点指标衰减较快，然而延伸度有所提升，延伸度提升原因在于改性沥青样品中SBS改性剂在热存储过程中，SBS改性剂与基质沥青相容更充分，SBS改性剂分散在基质沥青体系中更均匀，使得改性沥青韧性提升所带来低温延伸度的增加；样品2经过170℃烘箱存储24h后，样品经热存储后性能指标衰减明显，RTFOT延伸度未能达到Ⅰ-C改性沥青指标范围要求；样品6、样品9经过170℃烘箱存储24h后，离析指标符合Ⅰ-C改性沥青指标要求，以此说明样品6、样品9在制备过程中在其工艺条件、温度、发育时间的条件下改性沥青样品发育未充分稳定。再经170℃烘箱热存储过程中，条件温度促使样品能继续发育与交联完善。

4 结论

(1)同一个改性样品采用TFOT和RTFOT两种试验方法，RTFOT老化延伸度比TFOT老化延伸小，但JTG E20—2011规程提及RTFOT与TFOT试验之间可以互相替换，而实际试验结果存在差别。

(2)西太基质沥青制备SBSⅠ-C改性沥青，生产温度可以控制175℃～182℃之间，较高制作温度能提升生产效率，但是高温加快改性沥青老化速度。此文试验结果只代表本批次西太基质沥青所具备此试验特性与性能。

(3)以本文的试验配比，及工艺条件制备的西太Ⅰ-C改性沥青样品，改性沥青样品在170℃烘箱存储24h针入度增加、软化点降低、延伸度降低、粘度增大、离析指标值减小。

(4)西太基质沥青制备SBSⅠ-C改性指时，应控制针入度、延伸度、离析指标之间的综合平衡点及合适的试验配比，以满足改性沥青存储后质量衰减引起性能指标不足预留空间。