基于沥青针入度对改性沥青的分析

陈剑伟

（福建省建科院检验检测有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

得益于优良的工程实践性能，SBS 改性沥青被广泛应用于高等级道路及防水卷材中，其优良性能包括：具备很好的耐高温和抗低温性；黏韧性好，抗车辙能力强，极大提高沥青路面的水稳定性；具备优良的抗疲劳能力，极大地提升沥青路面的应变能力[1]。随着材料不断发展，影响SBS 改性沥青改性效果的因素越来越多，为了研究不同材料对SBS 改性沥青性质的影响，本文采用了具有代表性的三种不同基质沥青（埃索、华特、新立基）、改性剂（品牌A、品牌B、品牌C）和助剂（增容剂、增稠剂、稳定剂）来测试在五种不同温度下SBS 改性沥青的针入度，并用正交试验的方法对所得数据进行分析[2]。

1 不同基质SBS 改性沥青P-T 流变特性

本文选用埃索、华特、新立基等作为本研究的基质沥青，其技术指标如表1 所示。

表1 不同基质沥青的技术指标

在埃索、华特、新立基三种品牌的基质沥青中，添加3%的SBS 改性（品牌A），试验条件依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011），针入度用针和针连杆组件荷重100g、贯入时间5s，在5种不同的温度下（10.0℃、15.0℃、20.0℃、25.0℃、30.0℃）进行针入度试验，结果见表2、图1。

图1 五种温度下三种基质SBS 改性沥青P-T 关系曲线

将图1 中三种不同基质沥青的SBS 改性沥青针入度-温度曲线进行处理，取沥青针入度的对数与温度作图，可得线性方程和方程相关系数如表3 所示，曲线如图2 所示。

图2 三种不同基质沥青条件下，沥青针入度对数与温度关系曲线

表3 三种不同基质沥青条件下沥青针入度对数与温度关系曲线回归方程和相关系数

从表3 可以看出三种不同基质SBS 改性沥青的针入度对数(LogP)与试验温度(T)回归方程符合线性关系，且回归方程的相关系数均满足试验规程要求的数值R＞0.997。首先华特基质沥青改性后其回归方程斜率最小，对温度最不敏感，其次埃索基质沥青，最后新立基基质沥青[3]。

2 不同改性剂SBS 改性沥青P-T 流变特性

选用新立基种类的沥青作为基质沥青，研究掺量为5%的三种不同改性剂（品牌A、品牌B、品牌C）对SBS 改性沥青针入度的影响。针入度试验结果见表4、图3。取沥青针入度的对数与温度作图可得线性方程和方程相关系数见表5，图4。

表4 五种温度下三种改性剂SBS 改性沥青的针入度

图3 五种温度下三种改性剂SBS 改性沥青P-T 关系曲线

表5 三种不同改性剂沥青针入度对数与温度关系曲线回归方程和相关系数

图4 三种不同改性剂条件下，沥青针入度对数与温度关系曲线

从图3 可以看出，在SBS 改性沥青中加入5%的三种不同改性剂在不同温度下的P-T 关系曲线几乎重合，这是因为在SBS 改性沥青中加入的少量不同改性剂，并未改变沥青相态的基本结构，表现为SBS 改性沥青的性能未发生变化。从表5 可以看出不同温度下三种不同改性剂（品牌A、品牌B、品牌C）SBS 改性沥青的针入度对数(lgP)与试验温度(T)回归方程满足线性关系，且方程的相关系数R＞0.997[4]。

3 不同助剂SBS 改性沥青P-T 流变特性

选用种类为埃索的沥青作为基质沥青，试验用的三种助剂为增容剂(糠醛抽出油EO)、增稠剂(碳酸钙CC)和稳定剂(S)，分析其影响规律。结果见表6、图5。取沥青针入度的对数与温度作图可得线性方程和方程相关系数见表7、图6。

图6 三种不同助剂条件下，沥青针入度对数与温度关系曲线

表6 五种温度下三种助剂SBS 改性沥青的针入度

表7 三种不同助剂条件下，沥青针入度对数与温度关系曲线回归方程和相关系数

图5 五种温度下三种助剂SBS 改性沥青P-T 关系曲线

从表7 可以看出三种不同助剂SBS 改性沥青的针入度对数(LgoP)与试验温度(T)回归方程均为线性方程，且方程的相关系数R＞0.997。结合表3 中埃索+3%SBS 回归方程斜率大小为0.2129 可知，斜率大小为埃索+3%SBS+3%EO＞埃索+3%SBS+3‰S＞埃索+3%SBS＞埃索+3%SBS+3%CC，这是因为SBS 改性沥青的微观结构在加入助剂后发生了改变，表现为性能变化，导致回归方程的斜率发生了变化。

4 正交试验方法分析

根据正交试验方法进行分析，以沥青针入度作为指标，5 种不同的温度分别为T1（10℃）、T2（15℃）、T3（20℃）、T4（25℃）、T5（30℃）来对SBS 改性沥青基质、改性剂和助剂三种因素进行分析，结果如表8 所示。

表8 正交试验方法分析结果

从表8 沥青针入度数据可知，在SBS 改性沥青原材料的基质、改性剂和助剂三种因素中，助剂对SBS改性沥青的针入度影响最大。

5 结语

本文通过对三种不同的基质沥青（埃索、华特、新立基）、改性剂（品牌A、品牌B、品牌C）和助剂（增容剂、增稠剂、稳定剂）SBS 改性沥青在五种温度下的针入度的研究，分析得出SBS 改性沥青的针入度对数(lgP)和试验温度(T)满足线性方程，且方程的相关系数满足R＞0.997。通过正交试验方法分析数据得出在沥青基质、改性剂和助剂三种因素中助剂对SBS 改性沥青的针入度影响最大，可为以后SBS 改性沥青的生产和检测提供参考。