SBS改性瀝青基本要求和質(zhì)量控制的建議
田久廣
棗莊市公路管理局 山東 棗莊 277102

摘要：所謂改性瀝青，按照我國《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 》（JTJ036-98）的定義，是指“摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結(jié)合料”。改性劑是指在“瀝青或?yàn)r青混合料中加入的天然的或人工的有機(jī)或無機(jī)材料，可溶融分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能（與瀝青發(fā)生反應(yīng)或裹覆在集料表面上）的材料”。 國內(nèi)的改性瀝青通常指的是聚合物改性瀝青,如熱塑性橡膠類的苯乙烯-丁二烯共聚物（SB）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS），橡膠類的丁苯橡膠（SBR），樹脂類的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）等。在我國的瀝青路面施工中，中、上面層已越來越多地使用以SBS為代表的改性瀝青。
關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青 要求 質(zhì)量控制
隨著公路建設(shè)的飛速發(fā)展，交通量的急劇增加，重載、超載車輛和渠化交通及氣候變化的影響對高速公路路面（大部分為瀝青路面）的使用性能提出了更高的要求。為適應(yīng)這一變化，能夠有效提高路面的抗早期損壞能力和耐久性等的改性瀝青如SBS已越來越廣泛地得到應(yīng)用。
一、改性瀝青簡介和使用現(xiàn)狀
所謂改性瀝青，按照我國《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 》（JTJ036-98）的定義，是指“摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結(jié)合料”。改性劑是指在“瀝青或?yàn)r青混合料中加入的天然的或人工的有機(jī)或無機(jī)材料，可溶融分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能（與瀝青發(fā)生反應(yīng)或裹覆在集料表面上）的材料”。
在改性劑中，應(yīng)用和研究得最為廣泛主要是高分子聚合物改性劑。國內(nèi)的改性瀝青通常指的是聚合物改性瀝青,如熱塑性橡膠類的苯乙烯-丁二烯共聚物（SB）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS），橡膠類的丁苯橡膠（SBR），樹脂類的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚乙烯（PE）等。在我國的瀝青路面施工中，中、上面層已越來越多地使用以SBS為代表的改性瀝青。
二、SBS高分子聚合物改性瀝青
在聚合物改性劑中，目前最常用的主要有苯乙烯--丁二烯類嵌段共聚物（主要指SBS三嵌段共聚物和SB兩嵌段共聚物）和丁苯橡膠SBR以及塑性體EVA樹脂和PE（聚乙烯）。我們主要來介紹一下SBS。
SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)是國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種改性劑。對于SBS 改性瀝青的研究成果，歸納起來有以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)得到基本的認(rèn)同：
a)SBS的摻量有一臨界值，一般認(rèn)為臨界摻量在6%左右，當(dāng)然隨原樣瀝青的性質(zhì)不同而有所不同。在臨界摻量前后改性瀝青會(huì)出現(xiàn)很大的不同 。
b)原樣瀝青中的瀝青質(zhì)含量對改性瀝青的性質(zhì)有較大的影響，有研究者采用參數(shù)Ic=（瀝青質(zhì)=飽和分）/（芳香族+樹脂）來評價(jià)這種性質(zhì)，一般認(rèn)為Ic小，則瀝青與SBS相容性好。
c)SBS改性瀝青的優(yōu)越性為：脆點(diǎn)溫度很低，低溫性能好；在常溫下粘度很大，能低抗車轍，而在高溫時(shí)則粘度迅速降低，具有良好的施工和易性；這些性質(zhì)都正是人們理想中的瀝青所應(yīng)具有的性能。
d)混合料試驗(yàn)也證明了瀝青膠結(jié)料的試驗(yàn)結(jié)果:
 抗車轍能力大大提高；
 低溫開裂溫度降低；
 抗疲勞性能也得到提高；
 粘附性能也得到提高。
對比于SBS，聚乙烯（Polyethylene,PE）能顯著改善瀝青的高溫性能，但當(dāng)摻量超過5%時(shí)，由于PE相的粘度過大，混合物在高速攪拌過程中，PE 較難分散。隨著PE 分子量的不同，在同樣摻量下，粘度會(huì)隨分子量增大而增大；而EVA樹脂在改善瀝青的高溫穩(wěn)定性方面的作用效果與PE相當(dāng)，在改善低溫柔韌性方面，EVA優(yōu)于PE，在施工工藝難易方面，EVA明顯優(yōu)于PE，但基質(zhì)瀝青用EVA改性后，其延度反而有所下降。
正是因?yàn)镾BS所擁有的優(yōu)良性能，再加之SBS與瀝青混摻比PE和SBR方便，因此它成為聚合物改性瀝青中的佼佼者也就不足為怪了 。
另外從聚合物的選擇條件上也可以反映使用SBS的廣泛適應(yīng)性：
（1）根據(jù)不同的氣候條件選擇
不同地區(qū)的氣候條件有很大的差異。我國“八五”國家科技攻關(guān)專題《道路瀝青及瀝青混合料路用性能的研究》已經(jīng)按照氣溫、雨量等指標(biāo)，提出了我國瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)，而且對不同的氣候區(qū)提出了非改性瀝青的技術(shù)要求。對改性瀝青也是一樣的，不同的改性劑在改性效果上有很大的差別。對南方夏季炎熱地區(qū)，高溫穩(wěn)定性要求較高，SBS、PE、EVA等的改性效果較好；而對低溫寒冷地區(qū)，抗裂性能的要求較高，SBS、SBR的改性效果較好。在我國許多內(nèi)陸地區(qū)和華北、中南、西北地區(qū)，夏季炎熱，冬季寒冷，高低溫要求都很高，選擇SBS能兩方面都兼顧到，是首選改性劑。
（2）根據(jù)不同的荷載條件選擇
不同的道路所承受的汽車荷載亦不一樣。對旅游道路等主要供輕型車行駛的道路，產(chǎn)生車轍的可能性較小，主要考慮進(jìn)行車舒適和氣候因素，對抗裂性能的要求是重點(diǎn)，可選擇SBS、SBR等；而對以載重汽車為對象的高速公路、一級(jí)公路，尤其是重車比例大、超載車多的某些干線道路，如運(yùn)煤干線，主要的目的是抵抗車轍、擁包等永久性變形，則可考慮采用SBS、PE、EVA等改性劑。由此可見對于不同的荷載要求，選擇SBS都比較適合。
三、基質(zhì)瀝青的選擇
改性瀝青的性質(zhì)與基質(zhì)瀝青密切相關(guān)，SBS也不例外。一種瀝青不一定適用所有的改性劑，一種改性劑也不一定適用于所有的瀝青。瀝青種類的選擇應(yīng)從瀝青的組分構(gòu)成及原始物理性質(zhì)出發(fā)，考慮瀝青的組分構(gòu)成主要針對瀝青與改性劑的兼容性，而物理力學(xué)性質(zhì)是針對聚合物對不同瀝青改性效果不同。應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的使用要求選擇合適的瀝青。因此，要生產(chǎn)符合規(guī)范要求的改性瀝青，選擇基質(zhì)瀝青時(shí)必須考慮到以下幾方面：
（1）基質(zhì)瀝青應(yīng)符合重交瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求
改性瀝青的突出優(yōu)點(diǎn)就是低溫延伸性能的大幅提高，因而應(yīng)強(qiáng)調(diào)15℃延度及含蠟量的要求。
（2）必須充分考慮基質(zhì)瀝青與改性劑的配伍性
基質(zhì)瀝青與改性劑之間存在配伍性的問題，基質(zhì)瀝青通常所說的三大指標(biāo)并不能完全反映瀝青的內(nèi)在性。瀝青的各組分瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香分、飽和分之間的比例關(guān)系直接影響到與改性劑的配伍問題。從改善瀝青組分與改性劑相容性的要求出發(fā)，應(yīng)盡量選用較低瀝青質(zhì)含量和較高芳香分、膠質(zhì)含量的基質(zhì)瀝青。
（3）必須選用合適的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)
一般來說，基質(zhì)瀝青通過通常手段改性后，其25℃針入度要下降20～25。如加工I－D級(jí)一般選用70號(hào)瀝青，I－C級(jí)選用90號(hào)瀝青，I－B級(jí)選用110號(hào)瀝青。
四、關(guān)于SBS改性瀝青質(zhì)量控制的建議
1、基質(zhì)瀝青：滿足規(guī)范要求的同結(jié)構(gòu)層一樣的瀝青�；�質(zhì)瀝青對改性瀝青質(zhì)量影響較大，尤其現(xiàn)行改性瀝青施工技術(shù)規(guī)范要求的改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)一般的基質(zhì)瀝青改性后都能達(dá)到，但其使用效果截然不同，尤其是瀝青混合料的性能差別（動(dòng)穩(wěn)定度）更大。
2、現(xiàn)行改性瀝青施工技術(shù)規(guī)范要求的改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)偏低，不利于發(fā)揮改性瀝青的性能，應(yīng)適當(dāng)提高改性瀝青的標(biāo)準(zhǔn)，針對不同的用途制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
3、改性瀝青的檢驗(yàn)周期比較長，實(shí)際應(yīng)用中不能相適應(yīng)，現(xiàn)場主要以300倍以上顯微鏡觀察改性瀝青的均勻性和改性劑的細(xì)度滿足要求（絮狀分布，網(wǎng)狀分布為臨界點(diǎn)）。
4、改性瀝青的關(guān)鍵和對質(zhì)量比較敏感的是改性劑的摻量，因此控制好改性劑的摻量至關(guān)重要。
5、影響瀝青路面性能的關(guān)鍵性指標(biāo)控制：與之直接相關(guān)的有針入度、軟化點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)粘度、老化后的延度等指標(biāo)。
6、運(yùn)輸?shù)挠绊懀哼m當(dāng)?shù)臏囟龋?35～165度），快捷和迅速，盡量減少中間環(huán)節(jié)。
7、使用方法的影響：運(yùn)輸、存儲(chǔ)等不可避免的會(huì)引起改性瀝青的離析，而均勻又是改性瀝青的關(guān)鍵，那么使用前應(yīng)將改性瀝青充分?jǐn)嚢杈鶆�；為防止高溫老化�?yīng)準(zhǔn)確控制加熱溫度和拌和溫度，并盡量縮短混合料存儲(chǔ)時(shí)間，快速使用。
8、施工的影響因素也較多，規(guī)范中也作了具體規(guī)定，重要的是拌和設(shè)備和碾壓設(shè)備的組合。
 

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