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摘要：线型SBS比星型SBS易于加工；与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青，其改性效果越好；同一种SBS改性沥青的改性效果随着SBS掺量的增加而提高。在不添加外掺剂的情况下，LCY411与茂名沥青配伍性较好。
关键词：茂名基质沥青；SBS改性沥青；配伍性；机理分析
前言
高速公路建设中基质沥青和SBS的同一性很难掌控。现拟对基质沥青与SBS的品牌、型号、结构、技术要求等进行全面的分析，选择具有代表性的茂名沥青与SBS开展总结性的试验研究，最优化的生产方案，以满足市场的技术分析需求。
1、研究内容
⑴基质沥青与SBS的配伍性
⑵改性沥青的生产工艺参数优化
⑶筛选优化改性沥青的配方
2、材料选择
基质沥青：茂名-70#
改性剂 SBS：选用九种SBS改性剂，分别是LCY411、LCY501、YH898、YH道改2#、燕化4303、锦湖401、锦湖101、FINA401、FINA503。
技术规范：《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）及美国SHRP沥青路用性能规范的PG等级进行指标检测。
3、SBS改性沥青试验
SBS改性沥青的改性效果不仅与SBS的剂量和改性工艺有关，还受改性剂和基质沥青的配伍性影响，不同的SBS改性剂对同一种基质沥青的改性效果不同。
用基质沥青，分别掺加以上九种改性剂、剂量为3%、4%、5%，利用小型高速剪切机，进行30分钟的剪切，并控制温度为170~180℃，制备的改性沥青再进行性能检测，主要检测内容为针入度、软化点、延度、粘度、老化性试验、及PG性能试验。试验结果见表2
图6 茂名70与相同剂量不同SBS的延度
YH898，LCY411，道改2#的软化点较高，同时三种改性沥青的高温PG性能也最好，因此这三种改性剂的高温性能最好，低温时LCY411的延度最大说明其低温抗拉性能最好，所以LCY411是与茂名沥青配伍性较好的一种改性剂。
4、1 SBS改性沥青机理分析
研究表明，SBS聚合物-沥青为多项混合体系。SBS微粒能吸收沥青中的饱和分和芳香分而溶胀。这是因为SBS和沥青混合之后，由于二者在粘度，分子量等方面的不同，SBS不可能完全溶胀并扩散于沥青中，与沥青成为一相而实现共混共溶，它只能以一种颗粒形式分散于沥青中。SBS聚合物对沥青中部分油分的吸收和吸附作用受到沥青胶体结构的制约。沥青自身已经是一种胶体平衡体系，而SBS聚合物对这些组分的吸收和吸附必然会破坏沥青胶体体系的平衡。随着这部分组分的减少沥青各组分的平衡将发生移动，由于稳定的沥青胶体结构的存在同样需要油分，于是在改性沥青中将最终形成一种新的平衡体系：包括新的沥青胶体结构的平衡和SBS聚合物的溶胀平衡。新的平衡状态的建立需要一定的时间，因为SBS聚合物的溶胀是有一个时间过程的。SBS聚合物吸收了油分之后，沥青中原有的组分比例发生明显改变。如果基质沥青的油分含量高而胶质和沥青质含量低，那么当改性剂吸收了部分油分后，会使沥青中各组分的比例关系向有利于提高沥青技术性能的方向移动，从而表现出较好的改性效果。
因此，SBS聚合物改性沥青是通过将SBS粒子分散、溶胀于沥青中，从而将SBS的性能传递到沥青中去。SBS改性沥青按照相的连续可以分成3种基本类型：第一种是沥青相为连续相而SBS相为分散相的结构；第二种是SBS相为连续相面沥青相为分散相的结构；第三种为两相连续结构，即沥青相和SBS相都是连续的。
SBS改性沥青就是沥青与SBS的配伍性与相容性问题，如果两者的相容性不好，则沥青与SBS会发生分离，使改性沥青的技术指标受到很大的影响。SBS与沥青的相容性是由两者的化学结构及物理特征决定的，在SBS改性沥青的生产过程中，由于SBS在分子类型、分子量分布、结构、粘度等方面与基质沥青有明显的差异，将对改性沥青的使用产生影响。
配伍性好是指作为分散相的SBS聚合物能以一定的粒径，均匀地分布在沥青相中。在以前所做过的试验当中发现大部分沥青与SBS之间存在着配伍性不好的问题。在生产中发现现场加工的改性沥青成品一旦停止搅拌，SBS就会从沥青相中分离出来上浮于表面凝聚在一起，形成较大颗粒的粗糙表皮。试验中也遇到配伍性不好的改性沥青测试针入度时偏小的现象，这是因为SBS在沥青中离析以致表层SBS含量较高的缘故。因此我们经常在生产过程中加入对改性剂起融胀作用的添加剂，如在芳香分含量不高的沥青中加入一些糠醛油。此外，相同剂量、相同牌号的SBS改性剂掺到不同的基质沥青中会有不同的改性效果，这同样说明SBS与沥青之间存在配伍性问题。SBS与沥青是否配伍，主要与沥青组成、及SBS 的分子量与结构、聚合物的剂量、生产工艺、贮存温度等多种因素有关。
本次试验采用的茂名70#沥青与SBS改性剂的配伍性试验，主要体现在经过RTFOT后改性沥青有明显结团现象，有些如YH898、YH道改2#、KTR401、FINA503、LCY411改性沥青都存在PAV后凝成胶状无法进一步试验的现象。最明显的是YH898改性沥青，在经过长时间剪切后还会有很多颗粒和气泡，且通常情况大颗粒与气泡是并存的，说明其与茂名70#沥青的配伍性很差。
此外，茂名70改性沥青的抗老化性相对其它沥青来说也是最低的，这一点可以从老化后的延度指标看出来，因为SBS的难分散，使得改性沥青体系变得不均匀，老化过程中SBS会从沥青相中分离出来，并慢慢聚集在一起，变成大的结团，并不象其它的沥青那样形成完好的网状结构。从而使老化后的延度指标变低，老化后的沥青在低温时变的非常脆，一拉就断。因此茂名沥青在加工和使用地区选择上有很大的限制。
5、结论
1、对于同种基质沥青，SBS的结构、分子量、嵌段比相差不大时，不同品牌的SBS改性效果相差较大。
2、线型SBS比星型SBS易于加工；与同一类型的SBS改性剂相容性越好的基质沥青，其改性效果越好；同一种SBS改性沥青的改性效果随着SBS掺量的增加而提高。
3、在不添加外掺剂的情况下，LCY411与茂名沥青配伍性较好。
论文作者:徐春梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/9
标签：沥青论文; 基质论文; 茂名论文; 改性沥青论文; 聚合物论文; 改性剂论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;