（蘇交科集團股份有限公司，新型道路材料國家工程實驗室，南京 211112）

改性瀝青的儲存穩(wěn)定性與改性劑的改性效果密切相關(guān)，取決于改性劑與基質(zhì)瀝青的相容性，關(guān)系到改性瀝青的質(zhì)量穩(wěn)定性及其使用效果，因此生產(chǎn)廠家和用戶都對其較為關(guān)注。世界各國的儲存穩(wěn)定性評價方法雖有多種[1-3]，但較為常用的是以軟化點差作為技術(shù)指標的離析試驗。本研究將對比分析歐洲、美國和中國交通部現(xiàn)行規(guī)范中的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法，結(jié)合當前我國實踐中存在的主要問題，重點研究不同冷卻溫度對于試驗結(jié)果的影響，提出離析試驗方法的改進和完善建議。

1 改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法的比較

2003年，歐洲標準化委員會（CEN）出臺了統(tǒng)一的、適用于歐盟各國的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法規(guī)范EN 13399[4]，結(jié)束了此前歐洲各國該試驗方法不盡相同的局面。2010年進行了修訂，現(xiàn)行版本是2017年修訂完成的。其試驗原理是：將均勻的改性瀝青樣品置于垂直容器中，在180 ℃（或改性瀝青生產(chǎn)廠家指定的溫度）條件下靜置3 d。經(jīng)室溫冷卻后將樣品切割為三等份，分析頂部、底部兩部分樣品特性指標的差異大小，作為評價其儲存穩(wěn)定性的依據(jù)。

美國ASTM 的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法現(xiàn)行規(guī)范（D7173-14[5]）是由1995年出臺、2005年撤消的D 5976 演變而來的。其方法概要是：在（163±5）℃條件下，密封鋁管中的聚合物改性瀝青垂直靜置48 h。隨后將其冷凍并切割為三等份，以便將頂部和底部樣品分開進行測試，評判聚合物從改性瀝青中分離的程度。

中國交通部現(xiàn)行規(guī)范（JTG E20—2011[6]）中“聚合物改性瀝青離析試驗”方法（T 0661）是參照美國ASTM 標準（D 5976、D 5892、D 5841），于2000年完成編制并出臺，2011年進行了修訂。T 0661 包含的兩個試驗方法分別適用于SBS、SBR 類改性瀝青和PE、EVA 類改性瀝青。適用于SBS、SBR 類改性瀝青的試驗方法與上述美國ASTM D7173 的方法概要相似，此處不再重復(fù)。適用于PE、EVA 類改性瀝青的試驗方法概要是：將置于針入度試樣杯中的改性瀝青在135 ℃烘箱中靜置24 h。取出后，通過目測觀察試樣表面結(jié)皮及底部沉淀情況，評判改性瀝青的儲存穩(wěn)定性。

為了便于比較，將歐洲、美國和中國交通部規(guī)范[5]中的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法要點列于表1。由于T 0661 中適用于PE、EVA 類改性瀝青的試驗方法只是定性觀察，沒有定量測試要求，與EN 13399、D 7173 沒有可比性，故表中僅列出其適用于SBS、SBR 類改性瀝青的試驗方法要點。

由前述方法概要及表1試驗方法要點可見，除了圓柱形裝樣鋁管垂直靜置熱儲存、冷卻后再將樣品三等分、試驗參數(shù)都有軟化點的共同之處外，歐洲、美國、中國方法都有不同程度的差異。主要表現(xiàn)在熱儲存溫度和時間、灌注之前樣品是否過篩、冷卻溫度及時間、試驗參數(shù)的可選擇性等方面。

歐洲試驗方法的熱儲存溫度較高且可以根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的要求進行調(diào)整，顯示出溫度選擇的靈活性。樣品儲存時間較長、采用較為緩和的室溫冷卻方式、試驗參數(shù)有多種選擇，也是歐洲方法的特點。其不足之處在于：離析管直徑和灌注樣品量不明確；與其形成鮮明對比的是，美國ASTM 試驗方法的熱儲存溫度較低、儲存時間較短、冰箱中冷卻樣品且冷卻時間較為明確。與歐洲方法相似之處在于：可以考慮產(chǎn)品相關(guān)各方的要求調(diào)整熱儲存溫度、試驗參數(shù)有多種選擇。但其缺陷是冷卻溫度范圍較寬（0 ～-20 ℃）；中國交通部試驗方法的熱儲存溫度、儲存時間與美國相同，但不考慮產(chǎn)品相關(guān)各方的要求，且冷卻溫度的規(guī)定不夠明確，尤其是灌注前須用0.3 mm標準篩過濾試樣的要求。

表1 改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法要點比較表

綜上所述，歐洲、美國、中國的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗方法各有特點，試驗條件規(guī)定（試樣量、冷卻溫度、是否過濾等）也都有不夠明確之處，會導(dǎo)致較大的重復(fù)性和再現(xiàn)性試驗偏差。歐、美、中都采取高溫靜置存儲2-3 d 的方式，且都將軟化點作為評價試驗參數(shù)，表明各方均認為：儲存溫度、儲存時間是影響離析的主要因素，頂部、底部樣品的軟化點差適于表征改性瀝青的儲存穩(wěn)定性。

2 離析實踐中遇到的問題

自從上世紀九十年代改性瀝青在中國開始應(yīng)用以來，大多都以離析試驗方法評價改性瀝青的儲存穩(wěn)定性。由于改性瀝青產(chǎn)品的多樣性、復(fù)雜性，以及離析試驗方法存在的不足，實踐中遇到了許多問題，也引發(fā)了一些產(chǎn)品質(zhì)量爭議。

林江濤等[7]研究了不同廠家的SBS 改性瀝青（I-D）離析試驗結(jié)果與冷卻溫度、鋁管封口時機兩個影響因素的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)“對于某些改性瀝青而言，冰箱的冷卻溫度和不同條件設(shè)置確有重大影響?！?、“但對于樣品3，在試驗中有較好的穩(wěn)定性，其離析值相對穩(wěn)定，受試驗中各項組合變化條件的影響甚微?！?，分析認為“這種影響與改性工藝、改性劑摻量及基質(zhì)瀝青有關(guān)，相容性好的樣品受試驗條件影響小，相容性不好的樣品受其影響大”等。

王傳民等[8]發(fā)現(xiàn)：同一SBS 改性瀝青樣品經(jīng)三家實驗室比對試驗， “離析試驗結(jié)果相差懸殊”，依據(jù)離析（軟化點差）不大于2.5 ℃的技術(shù)要求評判，只有一家檢測結(jié)果為“合格”，其余兩家為“不合格”。對其進行針對性試驗研究后認為，T 0661—2011 中“將盛樣管三等分”是影響檢測結(jié)果的顯著因素，建議修改該試驗法時，采用“瀝青液面下三等分”的做法等。

本研究在工程實踐中也遇到了類似的問題，即多家檢測單位針對同一樣品的離析檢測結(jié)果出現(xiàn)較大差異，通過交流后發(fā)現(xiàn)各家檢測單位的主要差異在于冷卻溫度不同，其次是離析試驗用鋁管灌注樣品后的密封時間有所不同。為了評估這些不同試驗條件對于儲存穩(wěn)定性試驗結(jié)果的影響程度，進行了重點針對冷卻溫度的試驗研究（詳見下節(jié)）。

3 冷卻溫度對于試驗結(jié)果的影響研究

選取三個不同生產(chǎn)廠家的四個改性瀝青樣品（A、D 為同一廠家不同批次產(chǎn)品）作為研究對象，按照T 0661 試驗方法要求進行操作，考察不同冷卻溫度和密封時間對于離析試驗結(jié)果的影響。相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 不同冷卻溫度和密封時間的離析（軟化點差）試驗結(jié)果 ℃

由表2可見，每個樣品的離析隨試驗條件的變化而變化的規(guī)律并不明顯。只有樣品C 的離析隨冷卻溫度的降低有增大的趨勢，樣品D也基本符合這一規(guī)律，另外兩個樣品不完全符合這一規(guī)律。但是從每個樣品離析最大值出現(xiàn)的情況來看，都集中在冷后密封、-30 ℃冷卻的條件下，每個樣品的離析最小值都出現(xiàn)在冷卻后密封、-1 ℃和-20 ℃冷卻條件下，表明冷卻溫度越低越有利于離析變大。熱態(tài)密封、-1 ℃和-20 ℃冷卻的數(shù)據(jù)對比也都符合這一規(guī)律。這可能是由于高溫樣品經(jīng)歷驟然大幅度降溫過程，導(dǎo)致改性瀝青膠體結(jié)構(gòu)發(fā)生突變，使聚合物從瀝青中分離的趨勢增大。降溫幅度越大，這種趨勢越明顯，只有膠體結(jié)構(gòu)相當穩(wěn)定的改性瀝青不會出現(xiàn)較大的離析。

從相同樣品、同一冷卻溫度、不同密封時間的對比數(shù)據(jù)（8 組）來看，的確有差異。熱態(tài)密封離析較大的（5 組）多于冷后密封，占可比數(shù)據(jù)的62.5%，但仍有37.5%的熱態(tài)密封離析不大于冷后密封。

從本質(zhì)上講，四個樣品的離析大小排序應(yīng)當是唯一的。而表2中試驗檢測數(shù)據(jù)顯示出的排序有三種：①樣品C ＞樣品A ＞樣品B ＞樣品D；②樣品C ＞樣品B ＞樣品A ＞樣品D；③樣品C＞樣品A ＞樣品B=樣品D。究竟哪種排序符合四個樣品的真實狀況，需要進一步分析：

在表2所列的試驗條件范圍內(nèi)，不同樣品的軟化點指標變化幅度（即軟化點離散度：每個樣品頂部、底部軟化點所有數(shù)據(jù)集的極差與軟化點實測指標值之比的百分數(shù)）明顯不同，反映了不同樣品抵抗試驗條件變化的能力。即軟化點離散度越大，表示樣品抵抗溫度驟降的能力越弱，穩(wěn)定性相對不好；反之則表示其能力越強，穩(wěn)定性相對較好。樣品C 的軟化點離散度最大（46.6%），樣品A 次之，樣品B 居三，樣品D 最小（5.4%）。這一排序與上述第①種排序相同。

比較四個樣品離析（平均值）的大小排序，樣品C 最大（31.5），樣品A 次之，樣品B 居三，樣品D 最?。?.9）。這一排序也與上述第①種排序相同。

以上幾個方面分析得到的離析大小排序相同，表明其反映的極有可能是四個樣品儲存穩(wěn)定性的真實狀況。這一排序?qū)?yīng)的試驗條件是：冷后密封、-30 ℃冷卻和熱態(tài)密封、-20 ℃冷卻兩個條件，均為不同密封時間下的最低冷卻溫度。似乎表明較低的冷卻溫度更能反映樣品的真實離析水平。

從離析指標合格（軟化點差不大于2.5 ℃）與否的角度來看，樣品C 和樣品D 的10 組數(shù)據(jù)顯示的判定結(jié)論都是確定的，不受試驗條件變化的影響，分別為不合格、合格；樣品A 和樣品B的判定則與試驗條件有關(guān)，即在相對緩和的試驗條件下（-1 ℃）均合格，在較為苛刻的試驗條件下（-20 ℃或-30 ℃）均不合格。表明樣品D 的儲存穩(wěn)定性相當好、樣品C 的儲存穩(wěn)定性相當差。

綜上所述，在本研究的試驗條件范圍內(nèi)，較低的冷卻溫度更易導(dǎo)致離析增大，也似乎更能反映樣品的真實離析水平。離析指標是否合格，既與改性瀝青樣品本身有關(guān)，也與試驗條件有關(guān)，較高的冷卻溫度有利于離析合格。

4 結(jié)論

（1）比較歐洲、美國、中國的試驗方法規(guī)范可以看出，熱儲存溫度、儲存時間是影響改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗結(jié)果的主要因素。

（2）本研究表明，冷卻溫度對于改性瀝青離析試驗結(jié)果確有影響，其影響程度主要與產(chǎn)品自身特性和冷卻溫度高低有關(guān)。質(zhì)量穩(wěn)定的改性瀝青受冷卻溫度的影響非常小，反之則影響較大；較低的冷卻溫度更易得到較差的試驗結(jié)果，也似乎更能反映產(chǎn)品的真實離析水平。

（3）歐洲、美國、中國的儲存穩(wěn)定性試驗方法均有待完善。建議通過大量的比對試驗，積累足夠的相關(guān)數(shù)據(jù)，細化我國現(xiàn)有方法中冷卻溫度、冷卻時間等試驗條件的規(guī)定，改善離析試驗結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性，以減少產(chǎn)品質(zhì)量糾紛。同時也應(yīng)重視與工程使用效果良好相關(guān)的改性瀝青儲存穩(wěn)定性試驗新方法的開發(fā)研究，為改性瀝青的工程應(yīng)用提供更加有實用價值的信息。