增粘石油树脂对SBS复合改性沥青粘结性能的影响★

2020-05-19全弘彬盛兴跃

山西建筑 2020年10期

全弘彬刘攀盛兴跃

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 400067)

1 概述

从20世纪90年代以来，随着交通建设的增多，我国交通建设得到了飞速的发展。由于交通量的日益增长，大多数沥青路面在经过数年的使用后，普遍出现了各种路面病害，如：车辙、坑槽、推移、沥青剥落、唧泥等[1]。病害的出现严重影响了行车舒适性、安全性等，同时也增加了路面的养护成本[2]。多数学者经过多年的研究认为水损坏是早期病害的主要形式，水的作用使沥青和粘结界面发生破坏，是造成病害的主要因素之一[3]。

鉴于此问题的出现，国内外许多生产厂家和研究单位在不断地进行复合改性沥青的研究，以期提高复合改性沥青与砂岩石界面、沥青混凝土基面与钢板基面粘结性能，从而提高路用性能。研究方向都主要集中在SBR改性沥青或SBS改性沥青；试验表明，橡胶改性沥青无论橡胶成分多高，与石料的粘结能力仍然有限[4]。笔者使用增粘石油树脂复合改性沥青，不仅保留了改性沥青的耐高低温性能的优势，还赋予了复合改性沥青的高粘结力的优势，因此研究生产高性能改性沥青有极大的技术提升空间。本文研究制备的复合改性沥青具有优异的高低温性能及高粘结力性能，解决沥青路面普遍易脱落易开裂的病害，提升路用性能，延长路面的使用寿命，减少养护成本。

2 实验部分

2.1 试验原材料

SK70号基质沥青、恒泰石化SBS(791H)、增粘石油树脂A、增粘石油树脂B、增粘石油树脂C、重庆智翔铺道技术工程有限公司自制的环氧树脂粘结剂，钢板数块，重庆某石料厂：集料(坚硬、洁净、耐磨的玄武岩)、矿粉(磨细石灰岩)。

2.2 原材料配比

实验分别选取增粘石油树脂A，B，C以基质沥青∶SBS∶改性剂于100∶7∶3,100∶7∶7,100∶7∶11的比例与传统SBS改性沥青D组做实验对比，具体比例分组如表1所示。

2.3 复合改性沥青的基本性能测试及粘结性能测试方法

实验参照规范JTG E20—2011，分别测试A，B，C组复合改性沥青三大指标、弹性恢复、离析、沥青旋转粘度与传统SBS改性沥青D组性能对比。

在砂岩石块、沥青混凝土及钢板上分别刮涂0.5 kg/m2复合改性沥青A，B，C(石块温度130 ℃，改性沥青150 ℃)，冷却后用自制环氧树脂粘结剂粘上拉拔头，测试25 ℃时拉拔粘结强度与传统SBS改性沥青D组拉拔粘结强度对比。

表1 复合改性沥青配比

3 结果与讨论

3.1 复合改性沥青的性能研究

3.1.1三大指标

根据表1的配比，按照实验规范JTG E20—2011 T0606—2011进行沥青软化点实验，T0605—2011进行沥青5 ℃延度实验，T0604—2011进行沥青25 ℃针入度实验，结果如表2所示。

表2 三大指标测试结果

从表2中可以看出，随着增粘树脂A,B及C掺量的增加，复合改性沥青的软化点均呈上升趋势，而随着增粘树脂C的掺量的增加，复合改性沥青的软化点呈现先减小后增大的趋势。且上述复合改性沥青的软化点基数均较大，所有组沥青软化点均在84 ℃以上，明显均能够满足高性能沥青的要求。另一方面，由于传统7%SBS改性沥青的软化点为91.5 ℃，因此，复配后的改性沥青软化点性能基本较原7%SBS沥青软化点降低，且随着增粘石油树脂A,B掺量的增加，复合改性沥青软化点较原沥青软化点的降低趋势逐渐降低，而随着增粘石油树脂C的掺量的增加，复合改性沥青的软化点变化趋势不明显，且在萜烯树脂掺量为7%时，复合改性沥青的软化点较为接近原7%SBS改性沥青软化点。

通过表3可以看出，在复合改性剂掺量为3%时，其复合改性沥青的延度差别不明显，而与7%SBS改性沥青的48.4 cm延度对比降低明显。随着复合改性剂的掺加，复合改性沥青的5 ℃延度均呈现明显下降趋势，且A，B掺加量增多后，下降趋势尤其明显。因此，考虑到复合改性沥青的延度低温性能，建议复合改性沥青中A,B及C的复合掺量不超过7%。

复合改性剂的掺加，针入度明显降低，且均随着改性剂掺量的增加，呈现明显降低趋势，较7%SBS纯改性沥青的48.7(0.1 mm)针入度降低明显。因此，上述改性剂的掺加会降低沥青的针入度性能。

3.1.2弹性恢复

根据表1的配比，按照实验规范JTG E20—2011 T0662—2011进行弹性恢复率实验，结果如表3所示。

表3 复合改性沥青弹性恢复率测试结果 %

从上述数据结果表明，随着复合改性剂掺量的增加，弹性恢复率略有降低，且11%掺量内均能使复合改性沥青的弹性恢复率达到95%以上，弹性恢复性能良好，且较7%SBS改性沥青100%弹性恢复率区别不大。因此，复合改性剂对沥青的弹性恢复性能影响不大，可忽略不计。

3.1.3离析

根据表1的配比，按照实验规范JTG E20—2011 T0661—2011进行改性沥青离析实验，结果如表4所示。

表4 复合改性沥青离析测试结果 ℃

从上述结果可以看出，掺加复合改性剂后，改性沥青离析试验后上下层温度差随着改性剂掺量的增加而有小幅度降低趋势，且增粘树脂C的降低趋势较增粘树脂B大，增粘树脂B的降低幅度较增粘树脂A大。但总体而言，掺加复合改性剂后，复合改性沥青的离析性能依旧较差，软化点差均在40 ℃以上。因此，此次研究的复合改性沥青均不能够长期储存。

3.1.4旋转粘度

根据规范要求JTG E20—2011 T0625—2011进行布氏旋转粘度试验，试验时采取27号转子，试验温度135 ℃,175 ℃，得到试验结果如表5所示。

表5 复合改性沥青布氏旋转粘度 MPa·s

从上述结果可以看出，随着复合改性剂掺量的增加，沥青的旋转粘度均呈上升趋势，且变化幅度不大。因此，可以得出，影响复合改性沥青粘度的主要因素为SBS，与复合改性剂的关系较小。

3.2 复合改性沥青粘结性能研究

在砂岩石块、沥青混凝土与钢板上分别刮涂0.5 kg/m2复合改性沥青A，B，C(石块温度130 ℃，改性沥青150 ℃)，冷却后用自制环氧沥青粘结剂粘上拉拔头，测试25 ℃时拉拔粘结强度与SBS改性沥青D组对比。试验结果如表6所示。

表6 粘结强度测试结果

从上述结果可以得出，复合改性沥青与砂岩石块、沥青混凝土基面、钢板基面的粘结性能在复合改性剂种类不变的条件下，随着改性剂掺量的增加，复合改性沥青与砂岩石基面、沥青混凝土基面、钢板基面的粘结性能呈现较为平缓的上升趋势。同时，同掺量条件下，复合改性沥青的粘结强度依次呈现以下顺序：增粘石油树脂C>增粘石油树脂B>增粘石油树脂A。