SBS改性沥青老化规律论述

2020-07-07

中国公路 2020年12期

关键词：针入度改性剂软化

（新疆北朋土木工程检测咨询有限公司，新疆乌鲁木齐 830016）

一、引言

沥青的老化速率随着使用年限不断增加，一般而言，沥青的老化可分为三个阶段，即生产以及运输时的老化，铺设碾压时的老化，服务运营时的老化。本文将通过研究沥青老化过程中各个指标的变化规律，对不同沥青的抗老化性能作出评价。

二、SBS改性沥青结合料老化规律

当前，一般通过针入度、软化点研究以及TFOT试验来评价沥青的抗老化性能。鉴于篇幅所限，本文仅对沥青的软化点和针入度进行论述。

在薄膜烘烤箱中设置不同温度条件，并记录四种改性沥青不同的老化时间节点数据进行对比。鉴于施工时普通沥青与SBS改性沥青所需温度不同，为研究SBS改性沥青在高温作用下的老化规律，本文设立了180℃高温老化对比组，在0～9h的分散时间里研究SBS改性沥青在不同阶段的老化程度。四种沥青的基本性能及其在90m in、170m in、290m in、350m in以及530m in时间节点下的老化情况如表1和表2所示。

表1.四种沥青的基本技术性能

表2.四种沥青在不同老化时间下的试验结果

三、针入度

本文研究了沥青在163℃以及180℃的条件下，针入度随时间变化的规律由研究数据可知，在163℃的条件下，SBS改性沥青的针入度呈现先上升后下降的趋势，而在180℃时，则表现为持续降低的状态。在沥青基质以及SBS掺入量不同的情况下，针入度的老化情况有所不同，其中具有较高浓度的SBS改性沥青抗老化性能有较为显著的提高。出现这种现象可能是因为沥青中的沥青基质在老化后的含量先确定了老化后普通沥青的针入度，接着才决定了胶体的不稳定指数。沥青组分在温度较高时较为分散，其相对分子的质量在增大后转变成了沥青基质，使得沥青的针入度有所下降；改性沥青的老化可分为两个阶段，即沥青的老化以及改性剂的分解，因此，改性剂在一定程度上分担了沥青的老化程度，并且该种作用与SBS浓度的增加量成正相关关系，且分解后的改性剂对沥青性能的影响有所降低，沥青针入度随着改性效果逐渐变差。SBS在163℃条件下分解后，针入度随着改性效果的损伤而有所增加；在90m in之后，SBS分解速度逐渐下降，对改性效果的损伤也有所减小，针入度随着沥青硬化、老化程度的增加逐渐变小。但沥青自身在180℃的温度条件下的老化速度较快，分解后的SBS损失了部分改性效果，在这种情况下，针入度呈现下降趋势；在90m in之后，SBS的改性效果有所降低，使得针入度的下降速度趋于平缓。

四、软化点

沥青软化点在163℃以及180℃条件下，随时间变化的规律如图1和图2所示。

SBS改性沥青A和B的软化点随着老化时间的增加呈现不断下降的趋势；SBS改性沥青以及壳牌70号+6%SBS改性沥青随着老化时间的增加而呈现出软化点先降后升的趋势，但在同等条件下，壳牌70号+4%SBS改性沥青的软化点则表现为不断上升的趋势。针对上述差异，本文对SBS改性沥青采用了标准TFOT试验进行验证，所得结果如表3所示。

图1.在163℃条件下，软化点随时间变化规律

图2.在180℃条件下，软化点随时间变化规律

表3.TFOT试验结果

从试验数据可知，沥青软化点在经历了同样的老化时间之后，除了SBS改性沥青A和D外，均呈现降低的趋势，与文中研究结论一致。

在相同条件下，SBS改性沥青软化点变化规律不一致的原因在于SBS改性沥青的老化由两部分组成，即沥青自身老化以及SBS的氧化分解，而沥青的软化点与时间呈正相关关系，但随着SBS的不断分解，其分子数量不断减少，并逐渐破坏SBS改性沥青的结构，改性效果受到影响。软化点的差异主要是由两者的结合所导致，沥青的软化点在较低的SBS浓度下，受到沥青自身老化以及SBS氧化分解的共同影响。在SBS浓度较低时，沥青软化点主要受到自身老化的影响。壳牌70号+4%SBS改性沥青的软化点与时间呈正比。沥青软化点在较高SBS浓度时的主要影响因素为SBS的氧化分解，其具体表现为早期老化阶段6%SBS改性沥青，改性沥青A和B的软化点的快速下降趋势。