SBS 改性沥青热储存衰减影响因素研究

丁文胜，嵇业超

（镇江市公路事业发展中心，江苏 镇江 212000）

SBS 改性沥青具有优异的高温性能、低温性能和温度敏感性能，所以在道路施工中的应用越来越广泛，科学家们对SBS 改性沥青的研究也越来越深入。对比基质沥青，SBS 改性沥青具有更优异的抗车辙、抗开裂等特性，在SBS 最佳含量下，改性剂能够均匀分散在沥青中，可显著增强沥青的性能[1,2]。在实际工程应用中，由于机械、天气、运输、施工组织等原因，SBS 改性沥青在拌合站内需要进行长时间的存储，因为SBS 改性沥青为物理改性，所以不管是常温存储还是高温存储都会对SBS 改性沥青的性能产生影响。因为在存储过程中，改性沥青内部会发生一系列的过程，包括改性剂的聚集与分散、改性剂溶胀程度的变化、基质沥青组分的相应变化等，导致SBS 改性沥青性能的衰减，最终会影响路面的使用性能[3,4]。而我国施工使用的沥青大多都为经过存储的，所以研究SBS 改性沥青经过存储后的性能变化，对评估SBS 改性沥青的道路使用性能具有重要意义。张争奇[5]等研究了改性剂的种类对SBS 改性沥青老化后的高低温性能，研究发现改性剂与改性沥青的相容性影响其性能；AIREY[6]等对SBS 改性沥青和基质沥青的高温存储后的性能进行了对比，发现两者经过高温存储后性能差异较大；田煜[7]等研究了SBS 改性沥青老化行为。而目前对SBS 改性沥青的组分如何影响热存储的衰减研究相对较少。

本文针对不同组分SBS 改性沥青在持续加热储存后的性能衰减进行研究，经过高温存储后，测定不同组分SBS 改性沥青的软化点、针入度和延度三大指标，分析不同类型SBS、橡胶油及稳定剂对SBS 改性沥青热储存性能衰减的影响，并为SBS 改性沥青的稳定储存和运输提供一定的技术支持。

1 试验

1.1 试验材料

基质沥青选择中石化东海牌70# A 级重交沥青，产自镇海石化，性能指标如表1 所示。SBS 选择线型1301、星型4303 两种，均产自中石化燕山石化。相容剂为橡胶填充油，型号为GXLQY。稳定剂为含硫化合物，型号为HMD-1。

表1 东海牌70# A 级重交沥青技术指标

表2 三组改性沥青添加物质详情表

1.2 试验方法

1.2.1 SBS 改性沥青的制备方法

本研究所用的聚合物有SBS 线型1301 和星型4303两种，共设置三组对照试验，A、B 两组仅在基质沥青中分别添加5%线型1301 和星型4303 聚合物，C、D两组在A、B 的基础上添加4%的橡胶油，E、F 两组在A、B 的基础上添加0.2%的稳定剂。

A、B 两组的制备：将沥青加热到165℃时，将定量的聚合物加入热沥青中，在170℃2000rpm 下剪切2小时，剪切完成后，将改性沥青倒入小的容器中，冷到室温，待进一步分析用。

C、D 两组的制备：剪切过程与A、B 两组相同，剪切完成后，将沥青温度控制在170℃，加入4%的橡胶油，搅拌10min，然后将改性沥青倒入小的容器中，冷到室温，待进一步分析用。

E、F 两组的制备：剪切过程与A、B 两组相同，剪切完成后，将沥青温度控制在170℃，加入0.2%的稳定剂，搅拌4h 至改性沥青稳定，然后将改性沥青倒入小的容器中，冷到室温，待进一步分析用。

1.2.2 SBS 改性沥青热储存方法

将SBS 改性沥青的存储条件设置如下：存储温度设置为170℃，存储时间设置分别为24h、48h、72h、96h 和120h。沥青在实际存储中并不进行搅拌，本研究中的试样在存储期间均不进行人工搅拌。

1.2.3 SBS 改性沥青的基本性能

沥青的三大指标分别为软化点、针入度及延度，对三大指标的测试方法简单，结果表达清晰。其中针入度越大，表示沥青越软，粘度越小；延度值越大，表示塑性越好；软化点越高，表示耐热性越好。这些都与路面的使用性能有一定的相关性，这也成为控制沥青质量的基本指标。

对于三大指标的测试方法如下：软化点测定法使用T0606-2011标准中的环球法，在本标准中将直径9.53mm和重量3.5±0.05g 的钢球置于填满沥青的金属环上，在加热介质中以5±0.5℃的升温速率加热，随温度的升高，沥青开始软化，钢球在重力作用下开始进入沥青，并开始下落，当钢球触及底板时，此时的温度记为沥青的软化点。沥青的针入度按照T0604-2011 中规定的方法进行，以标准针在一定的荷重、时间及温度条件下垂的深度来表示，单位为1/10mm。标准针、针连杆及附加砝码的合重为100±0.1g，温度为25℃，时间为5s。沥青的延度按照规范T0605-2011 在5℃下进行，拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min。测定拉伸标准试件的两端到断裂时的长度，延度越大，说明沥青在低温时的延展性越好，抵抗沥青路面温缩开裂的能力越强。

2 结果分析

2.1 SBS 改性沥青的基本性能

对同一存储温度不同存储时间的SBS 改性沥青的软化度、延度和针入度三大指标进行评价。

如图1 为软化点降低与存储时间的关系曲线，由图可知，所有SBS 改性沥青的软化点都有所降低，并且整体表现出线性关系，说明高的存储温度加上长的存储时间破坏了SBS 改性沥青共混体系中的粘结性，使其高温稳定性降低。存储120h 软化点降低幅度由大到小分别为B＞A＞D＞C＞F＞E，只加入星型4303 的软化点降低最大（12℃），加入线型1301 与0.2%稳定剂的改性沥青软化点降低最小（6.3℃）。AB、CD、EF 三组分别对比可知，加入SBS 和稳定剂的改性沥青软化点降低最小，只加入SBS 的改性沥青软化点降低最多，说明橡胶油和稳定器起到了高温稳定的作用，并且稳定剂优于橡胶油。A 与B、C 与D、E 与F 每组内部进行对比，加入星型4303 比加入线型1301 的改性沥青软化点降低更大，说明线型SBS 更有利于提高沥青的高温稳定性。

图1 软化点降低与存储时间的关系曲线

图2为延度降低与存储时间的关系曲线，由图可知，所有SBS 改性沥青的延度的降低整体表现出线性关系，说明高温存储破坏了SBS 改性沥青内部凝聚力，延展性降低。存储120 h 延度降低幅度由大到小分别为D＞C＞B＞A＞F＞E，加入星型4303 和4%橡胶油的改性沥青延度降低最大，达到14.6cm，加入线型1301 和0.2%稳定剂的改性沥青延度降低最小，仅有3cm。AB、CD、EF 三组分别对比可知，加入SBS 和稳定剂的改性沥青延度降低最小，加入SBS 和橡胶油的改性沥青延度降低最大，说明稳定剂有利于提高SBS 改性沥青的内部凝聚力，而橡胶油破坏了其内部凝聚力导致延展性能下降。A 与B、C 与D、E 与F 每组内部进行对比，可知经过120h 高温存储后，加入星型4303 比加入线型1301 的改性沥青延度降低更大，说明线型SBS 更有利于提高沥青的延展性能。

图2 延度的降低与存储时间的关系曲线

图3为针入度降低与存储时间的关系曲线，由图可知，所有SBS 改性沥青的针入度的降低整体表现出线性关系，但是针入度降低幅度都较小。存储120 h 针入度降低幅度由大到小分别为D＞C＞B＞A＞F＞E，加入星型4303 和4%橡胶油的改性沥青针入度降低最大（14，单位0.1mm），加入线型1301 和0.2%稳定剂的改性沥青针入度降低最小（8，单位0.1mm）。AB、CD、EF 三组分别对比可知，加入SBS 和稳定剂的针入度降低最小，加入SBS 和橡胶油的针入度降低最大。A 与B、C 与D、E 与F 每组内部进行对比，加入星型4303 比加入线型1301 的改性沥青针入度降低更大。说明不同物质的加入可以影响SBS 改性沥青在特定条件下的针入度。

图3 针入度降低与存储时间的关系曲线

3 结论

（1）SBS 改性沥青软化点随着高温存储时间增加呈现线型衰减，加入线型SBS 比加入星型SBS 的沥青软化点的衰减更小，说明线型SBS 更有利于提高改性沥青的高温储存稳定性。加入稳定剂和橡胶油都有利于减小软化点的衰减程度，说明橡胶油和稳定器起到高温稳定的作用，并且稳定剂优于橡胶油。

（2）SBS 改性沥青延度随着高温存储时间增加同样呈现线型衰减，线型SBS 比星型SBS 的加入更有利于保持沥青的延展性能。加入橡胶油使SBS 改性沥青延度衰减更多，而加入稳定剂使其延度衰减更少，说明稳定剂有利于保持SBS 改性沥青高温存储的延展性。

（3）SBS 改性沥青的针入度随高温存储时间增大变化不大，同样表现出线型降低趋势，在本文特定条件下，线型SBS 比星型SBS 的加入更有利于保持稳定的针入度。加入橡胶油使SBS 改性沥青针入度变化最大，而加入稳定剂使其针入度变化最小，说明在本文特定条件下稳定剂更有利于针入度的稳定。