SBS橡胶粉复合改性沥青的制备工艺与性能研究

2020-01-12焦华丽

河南建材 2020年2期

焦华丽

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司（401121）

0 引言

沥青是道路工程的基体材料，其性能的优良对沥青路面的路用性能具有决定性作用。目前，随着交通荷载的日益增加，单纯使用基质沥青已经不能有效延缓路面病害的产生。因此，改性沥青成为道路基体材料的第二次革命。

在众多改性剂中，SBS 和橡胶粉是最常用的改性剂，但是两者均存在一定的缺陷。 SBS 橡胶粉复合改性沥青可以将两者的优点结合起来，不仅降低SBS 改性沥青的成本，有效利用废旧橡胶粉，而且进一步了提高改性沥青的使用性能。目前，多数学者已经开展对SBS 橡胶粉复合改性沥青各方面的研究。向丽[1]对SBS 橡胶粉复合改性沥青制备过程的工艺参数及沥青与改性剂的作用机理开展研究；于丽梅[2]研究SBS 橡胶粉复合改性沥青的稳定性；刘贞鹏[3]分析SBS 橡胶粉复合改性沥青的三大指标、高温流变性能等性能。但是尚且缺乏对SBS 橡胶粉复合改性沥青制备工艺、性能评估到使用效果的综合描述，文章详细介绍了SBS 橡胶粉复合改性沥青的改性机理、制备工艺及流变特性，为后续优化其制备工艺及性能提升提供一定的参考。

1 SBS 橡胶粉复合改性沥青的改性机理

SBS 橡胶粉复合改性沥青的改性机理主要包括SBS 和橡胶粉与基质沥青的相容过程。其中，掺入SBS 后，SBS 吸收沥青中的轻质油分发生溶胀分散在沥青的连续相中，从而提高沥青的性能。橡胶粉掺入基质沥青后，两者的作用机理相对复杂，主要包括物理共混及溶胀降解等。两种外掺剂掺入后，形成胶粉、SBS、沥青共混的连接结构，SBS 的掺入一定程度上降低了橡胶改性沥青的离析程度，显著提高复合改性沥青的性能。

2 SBS 橡胶粉复合改性沥青的制备工艺

2.1 溶胀

溶胀过程是在较低转速下使得改性剂在基质沥青中高度粉碎并充分分散，在此过程中改性剂会吸收沥青中的轻质油分而发生溶胀。

2.2 剪切

溶胀完成后，对外掺剂进行高速剪切，使得改性剂充分细化，稳定地分布在基质沥青中。

2.3 发育

经过剪切加工后低速搅拌一段时间，使得改性剂与沥青形成一层连接膜，连接膜形成网状结构，以提高SBS 橡胶粉复合改性沥青的储存稳定性及力学性能。

SBS 橡胶粉复合改性沥青的制备过程中，首先，向基质沥青中加入SBS 改性剂，低速搅拌0.5 h，温度为170 ℃；其次，高速剪切0.5 h，温度为180℃；然后低速发育0.5 h，温度为170 ℃；接着加入橡胶粉，低速搅拌0.5 h，温度为180 ℃；进而高速剪切1 h，温度为190 ℃，最后低速发育1 h，温度为 180℃。

3 SBS 橡胶粉复合改性沥青的流变特性

通过向丽的研究，SBS 橡胶粉复合改性沥青的复数模量G* 及抗车辙因子G*/sinδ 随着温度的增加而降低，其相位角远小于基质沥青。在针入度相近的情况下，SBS 橡胶粉复合改性沥青的Gδ 及G*/sinδ 均优于单一的SBS 改性沥青或者橡胶沥青。谭华[4]研究表明：SBS 改性剂与橡胶粉溶胀后，显著提高橡胶沥青的抗车辙性能。