 近年来，随着公路交通量和荷载的不断增加，对沥青路面的性能要求也越来越高。SBS改性沥青因其优异的高低温性能而被广泛应用，但价格昂贵的SBS会增加路面的铺筑成本，因而需要寻找更经济的途径生产满足当前路用要求的改性沥青。在众多改性剂中，岩沥青因其与基质沥青具有较好的配伍性而受到关注；同时有研究表明：岩沥青能提升沥青的抗剥离性、耐久性、抗车辙和抗老化性；目前，岩沥青主要用于高温、高应力、桥面铺装和弯坡路段等环境，而关于岩沥青对SBS改性沥青影响的研究还相对较少，因而需要系统的考察岩沥青对SBS改性沥青性能的影响，为岩沥青的推广应用奠定基础。 试验部分 试验原料 基质沥青选用中海石油湛江燃料油公司生产的AH-90重交通道路沥青；SBS由天津乐金勸天化学有限责任公司提供，外观为白色粒状；相容剂则是含芳香分的测线油；稳定剂是黑色粉末状物质，主要成分是硫横；岩渐青在常温下是黑色的粉末状物质。 试样的制备 首先，在容器中将基质沥青、岩沥青和相容剂按一定比例混合；其次，当容器中混合物的温度达到170℃时，加人称量好的SBS并继续升温，让混合物在180℃下用剪切机以4000r/min的速率剪切；最后，在175℃的条件下加人稳定剂并发育搅拌，即可得到岩沥青和SBS的复合改性沥青。 复合改性沥青性能评价指标 用于评价复合改性沥青性能的主要指标有：①针人度--是指在一定温度和时间下，标准针垂直刺人沥青试样中的长度，单位是1/10min；且针入度能够表征沥青的黏稠性；②软化点(环球法)是指沥青试样到达某特定黏度时的温度，软化点越高则沥青的高温性能越好；③延度--是指沥青试样在规定的拉伸速度下，沥青试样不被拉断的最大长度，沥青的延度值越大，说明沥青塑性越好，柔性和抗断性能就越好；TFOT后延度--是指沥青经薄膜烘箱老化后的延度，该数值的大小能够表征短期老化后沥青抵抗形变的能力；⑤软化点差(离析试验)一是指沥青在163℃供箱中恒温48ｈ后，试样上端1/3段和下端1/3段间的软化点的差值，该差值越小越好文中关于沥青的试验数据均严格按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行测试。 结果与讨论 为了研究岩沥青对SBS改性沥青性能的影响，在SBS掺量为4.0%的改性沥青中分别掺人2%、4%、6%、8%和10%的岩沥青；在复合改性沥青制备条件一定的条件下，测定复合改性沥青的性能即可探究岩沥青对SBS改性沥青性能的影晌。 岩沥青对SBS改性沥青针入度的影响 目前，我国主要采用针人度体系来评价道路沥青的性能，同时针人度能在一定程度上表征沥青的软硬程度；在同等条件下，针人度越大说明沥青越软，则沥青混合料的高温性能较差，反之则沥青混合料的高温性能较好；按照1.2中的方法制备复合改性沥青。 随着岩沥青掺量的增加，复合改性沥青25℃的针人度有逐渐降低的趋势，主要的原因在于石沥青含有较多的胶质和沥青质，因而随着石沥青的掺人，SBS改性沥青中的硬组分会相对增多，进而使沥青的胶体组成向凝胶型的方向移动，故复合改性沥青的黏稠度会增加，在宏观上的表现即为针人度数值的减小。 岩沥青对SBS改性沥青软化点的影响 软化点的髙低直接关乎沥青混合料高温性能的好坏，若要沥青路面具有较好的抗车辙能力，则要求沥青具有较高的软化点。有研究表明，岩沥青能改善沥青混合料的抗车辙能力。 随着岩沥青掺量的增加，复合改性沥青的软化点有逐渐增大的趋势；主要的原因在于岩沥青中含有较多沥青质，而沥青质是沥青四组分中极性最大的，若增加SBS改性沥青中沥青质的含量，则能改善以键能较小的氢键为主的分子间作用力，增强极性键并聚合成大分子网状结构，故随着岩沥青掺量的增加，复合改性沥青的软化点有逐渐增大的趋势。 岩沥青对SBS改性沥青低温延度的影响 在针人度体系中，评价改性沥青低温路用性能的主要指标是5℃延度，该值越大说明改性沥青在低温条件下的路用性能越好。 随着岩沥青掺量的增加，SBS改性沥青5℃延度有逐渐降低的趋势。因为岩沥青本身就是一种硬而脆的材料，其抵抗外力形变的能力较差，且岩沥青中含有较多的沥青质；随着SBS改性洇青中岩沥青含量的增加，沥青分子相互作用力增强，使得沥青分子在外力作用下产生滑移的能力降低，故而在宏观上的体现是5℃延度有一定程度的降低。 岩沥青对SBS改性沥青老化延度的影响 沥青的老化延度是指沥青经薄膜烘箱老化后的延度值，该数值的大小能够用来表征沥青短期老化后的低温路用性能。 随着岩沥青掺量的增加，复合改性沥青老化延度有逐渐减小的趋势。复合改性沥青老化延度降低有两方面的原因：第一，随着岩沥青掺量的增加，会在一定程度上稀释SBS在复合改性沥青中所占的比例，故老化延度会降低；第二，岩沥青会提高沥青质在复合改性沥青中含量，通过短期老化后复合改性沥青中沥青质的含量会进一步增加，故老化延度会降低；因而岩沥青的掺人会在一定程度上削弱沥青短期老化后抵抗外力变形的能力。 岩沥青对SBS改性沥青高温储存稳定性的影响 改性沥青高温储存稳定性能够用来表征改性剂与基质沥青间的相容性，若改性剂与沥青间具有较好的相容性，则改性沥青在高温下长时间储存也不会发生明显的分离。改性沥青高温储存稳定性的好坏直接决定其使用方式，而SBS改性沥青主要采用离析试验(软化点差)来表征其高温储存稳定性，若改性沥青高温储存稳定好，则能与集料预先拌和好再运送到施工现场，若改性沥青高温储存稳定不好，则只能采用现场拌和的方式。 随着岩沥青掺量的增加，复合改性沥青的软化点差有逐渐增大的趋势，说明岩沥青与SBS改性沥青间的相容性较差，即岩沥青与SBS和基质沥青不能在高温下长时间共存。主要的原因在于岩沥青中含有部分无机物，该类物质与SBS和基质沥青等有机物存在较大的差异，不具备良好的相容性；当复合沥青在高温下静置时，由于岩沥青中无机物不能与SBS和基质沥青产生相互作用，且该无机物因相对密度较大而具有向下移动的趋势，并逐步与SBS和基质沥青分离，从而导致岩沥青会在试样的下端聚集，故宏观上的表现是软化点随着岩沥青掺量的增加而增大。 结论 通过研究岩沥青对SBS改性沥青性能的影响发现：a)岩沥青能提高SBS改性沥青的高温性能。b)岩沥青对SBS改性沥青的低温路用性能有一定的负面影响。c)岩沥青与SBS和基质沥青在高温下不能长时间稳定储存，在使用含有岩沥青的改性沥青时，需采用现场拌和的方式，以免改性沥青发生明显的相分析。 |
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