胡美娟，江冠文，何仲強(qiáng)

(廣州肖寧道路工程技術(shù)研究事務(wù)所有限公司，廣東 廣州 510640)

0 引 言

我國當(dāng)前要求建筑項(xiàng)目中的所有改性瀝青材料，改性劑的加入量不得低于4.5%，因此在該要求的相關(guān)技術(shù)中，雖然沒有得到明確，但是也有部分的學(xué)者通過對(duì)相關(guān)研究結(jié)果的分析，認(rèn)為SBS改性瀝青混合料，可以達(dá)到針對(duì)改性瀝青混合料的相關(guān)性能指標(biāo)，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性方面能夠相對(duì)于原有的添加劑獲得提升，因此需要對(duì)這類材料的使用量進(jìn)行合理的控制。

1 改性瀝青基礎(chǔ)性能指標(biāo)分析

SBS屬于某個(gè)熱塑性橡膠彈性體，和瀝青材料比起來屬于兩種完全不同物體?；诟咚偌羟袡C(jī)影響下，兩者實(shí)現(xiàn)物理共融，SBS改性劑會(huì)進(jìn)一步吸收瀝青內(nèi)各種輕質(zhì)組分，產(chǎn)生溶脹現(xiàn)象，并按照較小顆粒形式全面分布于整個(gè)瀝青內(nèi)，改變?yōu)r青內(nèi)各項(xiàng)基礎(chǔ)指標(biāo)。而在SBS改性瀝青材料實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)榇呵锍匾约岸牡蜏?、高溫影響，處于不同季?jié)氣候下，瀝青所呈現(xiàn)出應(yīng)用性能各不相同，瀝青材料感溫性指標(biāo)會(huì)直接影響路面性能。通過分析SBS改性劑摻入量對(duì)于材料針入度的影響，能夠?yàn)楹笃诮ㄖ┕ぶ泻侠砼渲肧BS改性瀝青調(diào)配比例提供有效參考，借助有效室內(nèi)試驗(yàn)合理設(shè)計(jì)最佳摻入量，并實(shí)施有序量產(chǎn)，節(jié)約生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品質(zhì)量。添加SBS改性劑后，基于剪切機(jī)影響下，按照小顆粒形式分散于瀝青材料內(nèi)，和瀝青互相融合，借助改性劑顆粒能夠進(jìn)一步優(yōu)化瀝青彈性特征。改性劑顆粒間的網(wǎng)狀和線狀結(jié)構(gòu)可以幫助優(yōu)化瀝青材料高溫性能。

2 瀝青原材料處理

2.1 主要原材料選擇

在改性瀝青材料的制備過程中，必須要對(duì)原材料進(jìn)行科學(xué)的選擇，選擇的原材料有兩種，一種是SK-90號(hào)的瀝青材料，另一種為殼牌瀝青材料，對(duì)改進(jìn)劑，采用我國本土生產(chǎn)的瀝青改性劑，并對(duì)改性劑加入量進(jìn)行單一量的控制。當(dāng)然對(duì)于其中加入的其他材料，也必須經(jīng)過質(zhì)量方面的控制，需要在該過程中，根據(jù)所有改性劑以及工作要求和處理工作規(guī)范，使得所有的性能參數(shù)都可以得到全面性的考量和驗(yàn)證，之后根據(jù)所有這類信息的使用方法和使用原則進(jìn)行配置。

2.2 基質(zhì)瀝青材料制備

在瀝青材料研究過程中，必須要能夠?qū)r青的改性材料進(jìn)行處理，無論是對(duì)SK-90瀝青材料還是殼牌瀝青材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類瀝青材料的有效性考量之后才可以研究當(dāng)前的基層材料在后續(xù)的使用過程中是否存在問題。此外在所有瀝青材料的處理中，也要根據(jù)材料的配置方法、使用原則以及相關(guān)材料的加入量進(jìn)行控制，從而得到經(jīng)過了專門配置的瀝青材料[1]。

2.3 改性瀝青的制作方法

針對(duì)改性瀝青的制作過程中，必須要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于瀝青的基體材料和其他材料的有效處理，其中要能夠使得相關(guān)的基底瀝青配置過程中的各類混合物要能夠快速升溫到180 ℃，之后在其中加入改性劑，該過程中將整體的環(huán)境溫度維持在180～190 ℃之間，剪切的速率控制在5 500 r/min，剪切處理工作時(shí)間為30 min，而之后在其中加入穩(wěn)定劑，從而使得瀝青材料可以處于剪切環(huán)境5 min。在得到了最終結(jié)果之后，將瀝青材料放入到烘箱之內(nèi)，在175 ℃下，讓瀝青材料可以進(jìn)行2 h的發(fā)育，之后直接測(cè)量瀝青材料內(nèi)的各類性能。當(dāng)然也有一些改性劑整體的改性較為困難，此時(shí)需要對(duì)相關(guān)的環(huán)境溫度以及剪切處理工作環(huán)境的溫度進(jìn)行合適的控制，對(duì)于新型改性劑，剪切環(huán)境的溫度控制在200 ℃，并且整體的處理工作時(shí)間控制在50 min。

3 SBS摻量對(duì)改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的影響

3.1 摻量對(duì)于SK瀝青的影響

(1)軟化影響

對(duì)韓國SK瀝青的影響過程中，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于軟性參數(shù)方面的影響明顯，最終可以得到如圖1所示的處理工作曲線。

圖1 不同改性劑劑量對(duì)SK瀝青性能的影響

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，改性瀝青軟化點(diǎn)的變化中，可以隨著改性劑的劑量的增加，最終使得整個(gè)軟化點(diǎn)也處于逐漸增高的發(fā)展趨勢(shì)，而當(dāng)改性劑的加入比例達(dá)到4.0%，則整個(gè)系統(tǒng)的軟化速度逐漸放緩，同時(shí)當(dāng)改性劑的劑量達(dá)到4.4%，在整個(gè)系統(tǒng)的后續(xù)處理過程中，該環(huán)境系統(tǒng)的增長參數(shù)以及相關(guān)的增長幅度發(fā)生的變化基本不大。同時(shí)對(duì)于星型的改進(jìn)劑在后續(xù)的運(yùn)行過程中，針對(duì)改進(jìn)的效果方面，影響整體上較為明顯，軟化點(diǎn)可以得到顯著性提升，并且在整個(gè)劑量處于較低狀態(tài)時(shí)，軟化點(diǎn)相較于其他類型的改性劑，也具有了較為明顯的升高效果，同時(shí)對(duì)于線性的改性劑，在軟化點(diǎn)的提升幅度方面要明顯弱于星型的改性劑。

(2)針入度影響

瀝青的處理過程中，必須要能夠?qū)︶樔攵冗M(jìn)行全面的控制和了解，通過對(duì)于改性瀝青材料在各類改性劑加入過程中以及相關(guān)添加量的分析過程，可以得到最終的如圖2所示的分析圖。

圖2 不同劑量改性劑對(duì)于SK瀝青針入度的影響

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)改性瀝青的針入度會(huì)隨著改性劑的整體質(zhì)量增加，也會(huì)產(chǎn)生較為明顯的波動(dòng)性效應(yīng)，可以發(fā)現(xiàn)，無論是對(duì)于何種改性劑，在整體的加入劑量上，到達(dá)4.0%，會(huì)有原有的變化狀態(tài)產(chǎn)生相反的作用，而之后在4.4%時(shí)，瀝青材料的針入度發(fā)生了反彈作用，在達(dá)到了反彈作用的最高點(diǎn)時(shí)，又出現(xiàn)下降現(xiàn)象。當(dāng)然對(duì)于其他類型的改性劑，在加入過程中產(chǎn)生的針入度變化參數(shù)正好相反，這就說明在各類改性劑的加入階段，對(duì)瀝青的針入度整體影響較大。原因是在SBS改性劑加入較少時(shí)，改性劑整體上就呈現(xiàn)為分散狀態(tài)，如果加入量增加，那么整體上會(huì)產(chǎn)生連續(xù)性，從而使得瀝青材料的整體狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

(3)瀝青延度影響

對(duì)于瀝青的延度影響過程中，針對(duì)SK瀝青，在各個(gè)信息的處理之后，可以針對(duì)其中的延度參數(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在改性劑的加入過程中，會(huì)針對(duì)改性瀝青的低溫延度方面具有較明顯性的影響，對(duì)于線型和星型的改性劑，從產(chǎn)生的差別上來看，兩者差別較為明顯[2]。生成的區(qū)別在于，對(duì)于線型的改性劑而言，在該過程中，低溫延度會(huì)隨著改性劑的投入量增加而不斷提升，最終在到達(dá)4.4%時(shí)，整體的延度能夠達(dá)到最大數(shù)值，而在后續(xù)的改性劑增加時(shí)，達(dá)到4.8%后，低溫延度反而會(huì)逐漸下降，證明并非是隨著改性劑用量擴(kuò)大，相關(guān)低溫延度進(jìn)一步提升。說明隨著改性劑用量持續(xù)擴(kuò)大，相關(guān)低溫研度相繼增加，并存在某種標(biāo)準(zhǔn)界限。微觀顯示，隨著改性劑用量持續(xù)增加，瀝青材料內(nèi)的改性劑從最初的分散相進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成連續(xù)相，使不同分子間的聯(lián)系越加密切，擴(kuò)大不同分子間運(yùn)動(dòng)難度，降低改性瀝青整體低溫延度，具體如圖3所示。

圖3 不同改性劑劑量對(duì)延度變化影響

但從星型改性劑角度分析，隨著改性劑整體用量的持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)低溫延度不存在太大的變化。由于星型改性劑自身所具有的四臂星型特殊結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了改性劑之間緊密度，增加了不同分子滑動(dòng)難度，使低溫延度相對(duì)較低。處于添加劑量持續(xù)擴(kuò)大條件下，對(duì)應(yīng)分子間相對(duì)滑動(dòng)沒有得到明顯改善，因此低溫延度依然保持一種較低水平，沒有得到明顯改善。

立足于總體發(fā)展層面分析，如果添加的改性劑數(shù)量相對(duì)較少，則改性劑應(yīng)用類型會(huì)對(duì)瀝青應(yīng)用性能產(chǎn)生明顯影響。改性瀝青對(duì)應(yīng)軟化點(diǎn)會(huì)隨著改性劑用量擴(kuò)大而持續(xù)提升，改性劑整體用量不會(huì)對(duì)改性瀝青針入度產(chǎn)生太大的影響，從低溫延度層面分析，線型改性劑和星型改性劑之間也存在明顯差異。改性瀝青整體微觀結(jié)構(gòu)同樣產(chǎn)生某種復(fù)雜變化，對(duì)于改性瀝青各方面應(yīng)用性能具有不同影響。隨著改性劑摻量持續(xù)擴(kuò)大，進(jìn)一步降低了不同類型改性劑的影響，改性劑摻量影響相繼擴(kuò)大，同時(shí)在對(duì)應(yīng)摻量達(dá)到4.4%后，可以使整個(gè)改性瀝青應(yīng)用性能達(dá)到一種最佳狀態(tài)。

3.2 摻量對(duì)于殼牌瀝青的影響

(1)軟化特性的影響

如圖4所示，通過對(duì)于改性劑的加入總量分析可以發(fā)現(xiàn)，無論該過程中加入的線性改性劑還是星型感興趣，在具體的投入量方面都會(huì)表現(xiàn)為，軟化點(diǎn)會(huì)隨著改性劑的加入量增加而不斷性地提升，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)，如果改性劑的劑量處于3.6%～4.4%區(qū)間內(nèi)，那么改性之后的瀝青軟化點(diǎn)處于最大速率的變化狀態(tài)，如果加入總量的劑量超過了4.4%時(shí)，那么后續(xù)的軟化點(diǎn)上升幅度開始逐漸放緩。

圖4 不同改性劑劑量對(duì)軟化點(diǎn)變化影響

(2)針入度的影響

在加入改性劑之后，會(huì)對(duì)殼牌公司生產(chǎn)的瀝青材料造成針入度方面的極小影響，從最終取得的作用效果上來看，所產(chǎn)生的針入度參數(shù)，甚至在一定程度上可以對(duì)其做忽略不計(jì)處理，這說明在改性劑的加入過程中，相關(guān)材料的具體處理階段，基本上不會(huì)受到改性劑的投入量限制，從而使得其本身的性能參數(shù)發(fā)生變化。而對(duì)于改性劑來說，在加熱的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)瀝青的針入度會(huì)隨著劑量的增加而出現(xiàn)不斷下降的現(xiàn)象，而在到達(dá)一定的處理效果之后，針入度反而會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象，不過從總體上來看，這一變化程度依然較低。

(3)瀝青延度的影響

在瀝青的低溫延度分析過程中可以發(fā)現(xiàn)，線型改性劑和星型改性劑的加入過程中，整體上對(duì)于殼牌瀝青的相對(duì)影響較為明顯，對(duì)于線型的改性劑，低溫的延度在改性劑的投入過程，會(huì)隨著投入量的增加而增加，如果投入的劑量超過4.4%時(shí)，那么整體的增長效果和速度趨于平緩狀態(tài)，但是在超過4.8%時(shí)，低溫延度反而會(huì)呈現(xiàn)出下降狀態(tài)[3]。對(duì)于星型的改性劑，低溫延度在改性劑的質(zhì)量處理過程中會(huì)產(chǎn)生極小的變化。

總體來看，從改性瀝青角度分析，對(duì)應(yīng)低溫延度、針入度以及軟化點(diǎn)會(huì)隨著改性劑整體用量擴(kuò)大產(chǎn)生相應(yīng)的變化和波動(dòng)?？傮w而言，改性瀝青相關(guān)軟化點(diǎn)會(huì)隨著改性劑用量增加而不斷擴(kuò)大，如果改性劑用量超出4.4%，則改性瀝青對(duì)應(yīng)低溫延度也產(chǎn)生明顯衰減現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

綜上所述，從SBS改性瀝青材料的制備過程中可以發(fā)現(xiàn)，無論是針對(duì)SK瀝青還是針對(duì)殼牌瀝青，在改性過程中的SBS加入量，都會(huì)對(duì)相關(guān)的性能參數(shù)造成一定的影響，不過從整體上來看，如果瀝青改性劑加入總量過多，反而會(huì)導(dǎo)致參數(shù)處于下降狀態(tài)，因此在日常的施工過程和相關(guān)材料的生產(chǎn)過程，必須要能夠?qū)@類材料的加入量進(jìn)行全面的控制。