SBS掺量对改性沥青技术指标的影响分析

胡美娟，江冠文，何仲强

(广州肖宁道路工程技术研究事务所有限公司，广东 广州 510640)

0 引 言

我国当前要求建筑项目中的所有改性沥青材料，改性剂的加入量不得低于4.5%，因此在该要求的相关技术中，虽然没有得到明确，但是也有部分的学者通过对相关研究结果的分析，认为SBS改性沥青混合料，可以达到针对改性沥青混合料的相关性能指标，同时其经济性方面能够相对于原有的添加剂获得提升，因此需要对这类材料的使用量进行合理的控制。

1 改性沥青基础性能指标分析

SBS属于某个热塑性橡胶弹性体，和沥青材料比起来属于两种完全不同物体。基于高速剪切机影响下，两者实现物理共融，SBS改性剂会进一步吸收沥青内各种轻质组分，产生溶胀现象，并按照较小颗粒形式全面分布于整个沥青内，改变沥青内各项基础指标。而在SBS改性沥青材料实际应用中因为春秋常温以及冬夏低温、高温影响，处于不同季节气候下，沥青所呈现出应用性能各不相同，沥青材料感温性指标会直接影响路面性能。通过分析SBS改性剂掺入量对于材料针入度的影响，能够为后期建筑施工中合理配置SBS改性沥青调配比例提供有效参考，借助有效室内试验合理设计最佳掺入量，并实施有序量产，节约生产成本，改善产品质量。添加SBS改性剂后，基于剪切机影响下，按照小颗粒形式分散于沥青材料内，和沥青互相融合，借助改性剂颗粒能够进一步优化沥青弹性特征。改性剂颗粒间的网状和线状结构可以帮助优化沥青材料高温性能。

2 沥青原材料处理

2.1 主要原材料选择

在改性沥青材料的制备过程中，必须要对原材料进行科学的选择，选择的原材料有两种，一种是SK-90号的沥青材料，另一种为壳牌沥青材料，对改进剂，采用我国本土生产的沥青改性剂，并对改性剂加入量进行单一量的控制。当然对于其中加入的其他材料，也必须经过质量方面的控制，需要在该过程中，根据所有改性剂以及工作要求和处理工作规范，使得所有的性能参数都可以得到全面性的考量和验证，之后根据所有这类信息的使用方法和使用原则进行配置。

2.2 基质沥青材料制备

在沥青材料研究过程中，必须要能够对沥青的改性材料进行处理，无论是对SK-90沥青材料还是壳牌沥青材料，实现对于各类沥青材料的有效性考量之后才可以研究当前的基层材料在后续的使用过程中是否存在问题。此外在所有沥青材料的处理中，也要根据材料的配置方法、使用原则以及相关材料的加入量进行控制，从而得到经过了专门配置的沥青材料[1]。

2.3 改性沥青的制作方法

针对改性沥青的制作过程中，必须要能够实现对于沥青的基体材料和其他材料的有效处理，其中要能够使得相关的基底沥青配置过程中的各类混合物要能够快速升温到180 ℃，之后在其中加入改性剂，该过程中将整体的环境温度维持在180～190 ℃之间，剪切的速率控制在5 500 r/min，剪切处理工作时间为30 min，而之后在其中加入稳定剂，从而使得沥青材料可以处于剪切环境5 min。在得到了最终结果之后，将沥青材料放入到烘箱之内，在175 ℃下，让沥青材料可以进行2 h的发育，之后直接测量沥青材料内的各类性能。当然也有一些改性剂整体的改性较为困难，此时需要对相关的环境温度以及剪切处理工作环境的温度进行合适的控制，对于新型改性剂，剪切环境的温度控制在200 ℃，并且整体的处理工作时间控制在50 min。

3 SBS掺量对改性沥青技术指标的影响

3.1 掺量对于SK沥青的影响

(1)软化影响

对韩国SK沥青的影响过程中，可以发现对于软性参数方面的影响明显，最终可以得到如图1所示的处理工作曲线。

图1 不同改性剂剂量对SK沥青性能的影响

从图1可以发现，改性沥青软化点的变化中，可以随着改性剂的剂量的增加，最终使得整个软化点也处于逐渐增高的发展趋势，而当改性剂的加入比例达到4.0%，则整个系统的软化速度逐渐放缓，同时当改性剂的剂量达到4.4%，在整个系统的后续处理过程中，该环境系统的增长参数以及相关的增长幅度发生的变化基本不大。同时对于星型的改进剂在后续的运行过程中，针对改进的效果方面，影响整体上较为明显，软化点可以得到显著性提升，并且在整个剂量处于较低状态时，软化点相较于其他类型的改性剂，也具有了较为明显的升高效果，同时对于线性的改性剂，在软化点的提升幅度方面要明显弱于星型的改性剂。

(2)针入度影响

沥青的处理过程中，必须要能够对针入度进行全面的控制和了解，通过对于改性沥青材料在各类改性剂加入过程中以及相关添加量的分析过程，可以得到最终的如图2所示的分析图。

图2 不同剂量改性剂对于SK沥青针入度的影响

从图2中可以发现，针对改性沥青的针入度会随着改性剂的整体质量增加，也会产生较为明显的波动性效应，可以发现，无论是对于何种改性剂，在整体的加入剂量上，到达4.0%，会有原有的变化状态产生相反的作用，而之后在4.4%时，沥青材料的针入度发生了反弹作用，在达到了反弹作用的最高点时，又出现下降现象。当然对于其他类型的改性剂，在加入过程中产生的针入度变化参数正好相反，这就说明在各类改性剂的加入阶段，对沥青的针入度整体影响较大。原因是在SBS改性剂加入较少时，改性剂整体上就呈现为分散状态，如果加入量增加，那么整体上会产生连续性，从而使得沥青材料的整体状态发生转变。

(3)沥青延度影响

对于沥青的延度影响过程中，针对SK沥青，在各个信息的处理之后，可以针对其中的延度参数进行分析，可以发现在改性剂的加入过程中，会针对改性沥青的低温延度方面具有较明显性的影响，对于线型和星型的改性剂，从产生的差别上来看，两者差别较为明显[2]。生成的区别在于，对于线型的改性剂而言，在该过程中，低温延度会随着改性剂的投入量增加而不断提升，最终在到达4.4%时，整体的延度能够达到最大数值，而在后续的改性剂增加时，达到4.8%后，低温延度反而会逐渐下降，证明并非是随着改性剂用量扩大，相关低温延度进一步提升。说明随着改性剂用量持续扩大，相关低温研度相继增加，并存在某种标准界限。微观显示，随着改性剂用量持续增加，沥青材料内的改性剂从最初的分散相进一步转化成连续相，使不同分子间的联系越加密切，扩大不同分子间运动难度，降低改性沥青整体低温延度，具体如图3所示。

图3 不同改性剂剂量对延度变化影响

但从星型改性剂角度分析，随着改性剂整体用量的持续扩大，对应低温延度不存在太大的变化。由于星型改性剂自身所具有的四臂星型特殊结构，扩大了改性剂之间紧密度，增加了不同分子滑动难度，使低温延度相对较低。处于添加剂量持续扩大条件下，对应分子间相对滑动没有得到明显改善，因此低温延度依然保持一种较低水平，没有得到明显改善。

立足于总体发展层面分析，如果添加的改性剂数量相对较少，则改性剂应用类型会对沥青应用性能产生明显影响。改性沥青对应软化点会随着改性剂用量扩大而持续提升，改性剂整体用量不会对改性沥青针入度产生太大的影响，从低温延度层面分析，线型改性剂和星型改性剂之间也存在明显差异。改性沥青整体微观结构同样产生某种复杂变化，对于改性沥青各方面应用性能具有不同影响。随着改性剂掺量持续扩大，进一步降低了不同类型改性剂的影响，改性剂掺量影响相继扩大，同时在对应掺量达到4.4%后，可以使整个改性沥青应用性能达到一种最佳状态。

3.2 掺量对于壳牌沥青的影响

(1)软化特性的影响

如图4所示，通过对于改性剂的加入总量分析可以发现，无论该过程中加入的线性改性剂还是星型感兴趣，在具体的投入量方面都会表现为，软化点会随着改性剂的加入量增加而不断性地提升，同时也可以发现，如果改性剂的剂量处于3.6%～4.4%区间内，那么改性之后的沥青软化点处于最大速率的变化状态，如果加入总量的剂量超过了4.4%时，那么后续的软化点上升幅度开始逐渐放缓。

图4 不同改性剂剂量对软化点变化影响

(2)针入度的影响

在加入改性剂之后，会对壳牌公司生产的沥青材料造成针入度方面的极小影响，从最终取得的作用效果上来看，所产生的针入度参数，甚至在一定程度上可以对其做忽略不计处理，这说明在改性剂的加入过程中，相关材料的具体处理阶段，基本上不会受到改性剂的投入量限制，从而使得其本身的性能参数发生变化。而对于改性剂来说，在加热的过程中会发现沥青的针入度会随着剂量的增加而出现不断下降的现象，而在到达一定的处理效果之后，针入度反而会出现升高现象，不过从总体上来看，这一变化程度依然较低。

(3)沥青延度的影响

在沥青的低温延度分析过程中可以发现，线型改性剂和星型改性剂的加入过程中，整体上对于壳牌沥青的相对影响较为明显，对于线型的改性剂，低温的延度在改性剂的投入过程，会随着投入量的增加而增加，如果投入的剂量超过4.4%时，那么整体的增长效果和速度趋于平缓状态，但是在超过4.8%时，低温延度反而会呈现出下降状态[3]。对于星型的改性剂，低温延度在改性剂的质量处理过程中会产生极小的变化。

总体来看，从改性沥青角度分析，对应低温延度、针入度以及软化点会随着改性剂整体用量扩大产生相应的变化和波动。总体而言，改性沥青相关软化点会随着改性剂用量增加而不断扩大，如果改性剂用量超出4.4%，则改性沥青对应低温延度也产生明显衰减现象。

4 结 论

综上所述，从SBS改性沥青材料的制备过程中可以发现，无论是针对SK沥青还是针对壳牌沥青，在改性过程中的SBS加入量，都会对相关的性能参数造成一定的影响，不过从整体上来看，如果沥青改性剂加入总量过多，反而会导致参数处于下降状态，因此在日常的施工过程和相关材料的生产过程，必须要能够对这类材料的加入量进行全面的控制。