SBS改性沥青离析试验影响因素

林雪花

摘要：以JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0661的方法为试验依据，对改性沥青离析试验中条件因素进行了探讨。结果表明：对某些成品改性沥青，离析过程中的冰箱冷却温度与试验条件对离析指标具有明显的影响;分析认为这种影响与改性沥青的改性工艺、改性剂掺量及基质沥青有关，相容性好的样品离析受试验条件影响小，而相容性不好的样品离析受其影响大。

关键词：SBS改性沥青;离析试验;影响因素;离析机理

1 概述

离析指标是评价改性沥青储存稳定性的主要指标，道路工程中多以JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0661-2000的试验方法进行测定。但该规程对试验操作中的某些细节没有明确表述，易使不同试验人员对规程的理解不一而进行不同的操作，容易导致试验结果出现争议。其中，该规程语焉不详之处在于：

（1）3.1.3处：“当盛样管为铝管时，将开口的一段捏成一薄片，并折贴2次以上，然后用小夹子夹紧，密闭。然后将盛样管连同架子一起放入163 ℃烘箱中，在不受任何扰动的情况下静置（48±1）h”，此处并没有说明改性沥青浇样完成后是否立即放入烘箱，还是在室温保持一定时间。

（2）3.1.4处：“加热结束后，将盛样管连支架一起从烘箱中轻轻取出，放入家用冰箱的冷柜中，保持盛样管在竖直状态，不少于4h”，此处并没有说明家用冰箱的温度条件。经过长期的沥青检测工作，认为这两点对改性沥青的离析指标有着明显的影响，对于一些改性工艺不佳、改性剂与基质沥青相容性不好的沥青而言，更容易产生多种试验结果，重复性和再现性太差，而在样品生产方、使用方和检测方中产生争议。基于此，选取4种不同的SBS改性沥青进行离析试验研究，主要针对上述两点，阐述不同试验条件对离析指标的影响。

2 离析试验

将试验规程中离析试验过程分成4个步骤：

（1）浇灌盛样管。

（2）浇灌盛样管后在室温冷却过程。

（3）163℃烘箱48h静置过程。

（4）冰箱冷却。在规程中没有关于（2）过程及（3）过程时冰箱冷却温度的描述，故进行两种试验设置下的对比试验。

全过程设置：改性沥青浇入盛样管后在室温下放置一段时间（5-15min），然后封口，再放入烘箱静止48h，而后冰箱冷却，冷却温度为：-5、-17、-27、-40℃。

无（2）过程：改性沥青浇入盛样管后，趁热立即封口，放入163℃烘箱靜止48和，而后冷却，冷却温度为：-5、-17、-27、-40℃。

试验共采用了4种不同生产厂家生产的成品SBS改性沥青，其改性规格为I-D，按中国常用SBS改性工艺流程生产;试验用盛样管均为铝管。具体试验结果见表1及图1、1。

3 数据分析

通过图1、2来看，试验测定时无论在全过程下还是在无（2）过程下，冰箱的冷却温度始终对SBS改性沥青的离析测定结果有着明显的影响，但在两种不同试验进程下又具有不同的影响趋势。

（1）全过程试验时：样品3在不同温度冷却下，离析软化点差基本不变;而样品1、样品2、样品4的“离析软化点差-冷却温度”则表现出明显的变化趋势，即冰箱的冷却温度越低，离析上下软化点差越小。特别是样品4，在-17℃的冷却温度下上下软化点差还为22.5℃，而当冰箱冷却温度降为-40℃时，其上下软化点差竟已降为2℃，这种结果间的差异是很容易出现质量争议的。

通过采集样品4离析过程后的上下端样品，进行DSR动态剪切试验，更容易发现不同冷却温度带来的性能差别。图3表明，在-40℃的冷却温度下样品4的上、下段的相位角与原样沥青的相位角基本吻合，这说明其粘弹组成是相同的，试样没有发生离析;而在-27℃冰箱冷却温度时，上、下段沥青的相位角在扫描温度30℃后相位角表现出很大差异，分离成两条独立曲线，这就表明上、下段的沥青粘弹组成存在着明显的差异，SBS改性剂与基质沥青发生了明显的分离现象。这与图1结论可相互印证。

（2）无（2）过程时：样品3仍然不发生明显的离析指标差别，相对稳定。但样品1、2、4则发生较大的离析指标变化，这种变化是没有规律的，但不同冷却温度下的离析指标差异过大仍会导致对沥青质量的评定。利用50℃下的频率扫描获取了样品2的相位角变化趋势（图4），可以看出：-27℃和-40℃下冷却过程后的样品上下端相位角均发生明显的分离现象，这证明沥青的离析现象确实存在，同时-40℃冰箱冷却时的试样上、下段相位角差比-27℃的显然要小，这也与离析软化点试验的测定结果相符。

这样，结合图1、2即可看出，不同的试验进程对离析的测定结果是有影响的。全过程试验中，一些样品的离析软化点差随冰箱冷却温度的降低有减小的趋势，而在无（2）过程中，只反映出离析软化点差结果的高度离散性。可以共同表明：对于某些改性沥青而言，冰箱的冷却温度和不同条件设置确有重大影响。

但对于样品3，在试验中则表现出较好的稳定性，其离析值相对稳定，受试验中各项组合变化条件的影响甚微。这也表明不同品牌或改性工艺的沥青受试验条件变化的影响是不同的。改性工艺较好、稳定性好的沥青其离析受各种变化条件的影响较小，相反改性工艺欠佳、性质不稳定的沥青样品受变化条件影响大，因条件变化会导致截然相反的结果判定。

4 分析与讨论

SBS改性沥青是SBS橡胶与基质沥青的共混体，在改性工艺上属于物理改性，在微观结构上属于非均相体系。离析的发生实际上是共混体在重力场中的相分离过程，这种物理运动既受单纯的重力场作用，又与基质沥青及SBS改性剂各自的材料物理特性有着直接的关系。这主要表现在不同温度作用下，SBS橡胶与基质沥青表现出流动特性、缩胀特性是不同的，当外界条件变化时会表现出响应的不同步，致使两相状态发生改变。因此可以说，在离析试验过程中，只要是影响样品物理状态的因素，都会对离析产生影响。如（2）过程使试样由流动状态变为固体状态，放入烘箱后又由固体状态变为流动状态，这种状态改变必然会对改性沥青共混状态产生影响;同样，冰箱冷却温度使试样从一个163℃的热环境中骤然进入一个低温环境中，不同的冷却温度下形成的不同温降梯度，将导致一些工艺欠佳或稳定性不好的共混体发生二次相态重组，而改变了原有相态结构组成，这就导致试验结果的不均匀性。在这一点上，这种影响的大小与沥青的改性工艺、改性剂掺量高低及沥青本身性质应有所关联。

样品3的掺量较小，在共混体形态结构下其SBS橡胶可以均匀分散在基质沥青的连续相中，这种相态下即使试样储存条件发生变化，SBS改性剂也能被动地与基质沥青的物理迁移过程同步进行，而产生很小的离析。相比之下，样品1、样品2、样品4的SBS橡胶掺量高，加之可能本身改性工艺较差，使之形成的共混体形态结构不稳定，微观形态不均匀，使得在离析试验中易受到外界条件的影响。

5 结论

（1）离析试验测定的进程对SBS改性沥青的离析有影响。在试验规程中描述离析试验时，应当明确表述沥青浇灌入盛样管后是应趁热立即封口并即刻放入163℃烘箱静置48h，还是在室温下放置一段时间后再行封口放入烘箱。

（2）冰箱的冷却温度对SBS改性沥青的离析有很大影响，不同的冷却温度中对改性沥青状态形成二次相态重组。这种影响对不同的改性沥青又是不同的，对改性工艺好、稳定性好的沥青影响小;对改性工艺较差、稳定性不好的沥青影响大，这时在不同的冰箱冷却温度条件下，进行离析试验时会导致截然不同的结果判定，正如检测试验中的样品4，降低冰箱冷却温度后，其样品会由一个严重离析的样品而检测成为离析符合A级要求标准的样品，这容易导致工程中的争议与纠纷。

（3）上述两方面的影响因素对于不同改性工艺水准的沥青影响程度是不同的，改性工艺好的沥青各种影响因素对其影响甚微，所测的离析值差别甚小;改性工艺较差的沥青随影响因素的组合离析会有很大的出入，甚至会有几十度的差别。

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