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摘要：本文针对 SBS 改性沥青的性能进行了试验分析和研究，首先对其室内制备方法进行论述，而后通过调整SBS剂量来考察研究SBS用量变化对沥青结合料的软化点、针入度、延度、粘度的影响，并对其老化后的沥青性能影响性能进行分析评价。
关键词：沥青；SBS聚合物；性能；影响分析
中图分类号：TF526文献标识码： A
引言
沥青路面的胶结材料是由一种具有典型粘弹性的复杂的高分子碳氢化合物组成，温度和作用时间对其力学性能有很大的影响，在各种自然因素的影响和受车辆荷载的作用下，出现各种形式的病害，对沥青路用性能的发挥产生严重的影响
众多研究表明，添加高分子聚合物的改性沥青，其沥青温度敏感性和脆化温度得到了降低，软化点得到了提高，抗裂耐磨性能得到了增强。尤其是SBS改性沥青，其优良的路用性能在实际应用过程中受到道路设计者们的高度重视，在我国及世界范围内，改性沥青的使用比例逐年增加，到目前约为60%。
本文通过研究SBS聚合物对沥青性能指标，SBS改性沥青的生产制备和室内加工方法进行试验研究，分析SBS聚合物对沥青性能的影响，考察不同的SBS类型及用量对SBS沥青结合料的性能影响，及沥青组分不同时SBS沥青结合料性能的变化。
1 试验材料及方案
本次试验采用的基质沥青为AH-70#基质沥青,该沥青粘结性较好，针入度小，软化点高，高温稳定性和低温柔韧性较好，沥青的技术性能指标为软化点TR&B（℃）为50℃、25℃的针入度为65（0.1mm）、10℃的延度为37.5cm、其密度为1.015（g/cm3）。选用的SBS改性剂为线型SBS。
研究采用高速剪切机制备改性沥青，依靠高速度产生强劲的剪切、挤压、高速切割等作用，使 SBS 颗粒逐渐磨细，分散于基质沥青中SBS具体的改性工艺先将基质沥青进行融化，使温度升高到160℃，然后均匀慢慢的加入所需的剂量，在160℃下用，人工使用玻璃棒搅拌15min，然后启动高速剪切机，并将温度升高至170℃下剪切30min，设置4000-5000转/分的转速，之后在温度为约为120℃下放置25h，使沥青中SBS粒子充分溶胀，最后，在160℃下用剪切机剪切20min左右。
本次试验对改性沥青的针入度、软化点、延度及进行试验，并对沥青老化的性能进行试验，按照上述的改性工艺制备，SBS所用的掺量范围为3%-5%，对制备的改性沥青进行上述指标的试验研究。
2 试验结果
2.1针入度
针入度是国际上测定沥青稠度的一种常用方法通常情况下，通常我们认为沥青的针入度值和绝对粘度值相互有一定的关系，因此针入度值在另一方面对某一特定温度下沥青的粘度特性进行反映。
从试验结果可知，可知，随着SBS剂量的增加，沥青的针入度越来越低，当掺量从3%到5.5%的上升，沥青的针入度降低幅度约为22.5%，这是因为SBS加入沥青后形成空间网络结构，阻碍SBS和沥青的流动，造成针入度降低。SBS掺量增加，空间网络结构更为发达，对沥青流动的阻碍作用更加明显，因此导致针入度更低。
2.2软化点
软化点是评价改性沥青高温性能的重要指标，两者都是沥青粘度的反映，称之为“条件粘度”。软化点用以表征沥青受热后开始流动时的温度，反映了沥青抵抗高温流淌的性能和沥青粘度随温度变化的情况。试验时应采用低应力低速率，这样能够反映SBS改性剂在沥青中形成网络的情况。
从试验结果可知，随着聚合物SBS改性剂的加入，软化点有一定程度的提高，随着掺量从3%到5.5%的上升，沥青的软化点提高幅度约为18%，这表明经过SBS改性后，沥青的高温性能得到一定程度的改善，且随着改性剂的增多，其高温性能改善明显。
当SBS用量从5%升到5.5%时，改性沥青的软化点提高幅度不是很显著，这是由于沥青与SBS间的存在良好的热力学相容性，沥青中的轻质油分被SBS大分子链选择性地吸附并出现溶胀，此后，慢慢舒展开来最后运动缓慢的大分子网络形成，从而对沥青分子运动进行了阻碍，改性沥青塑性流动温度得到了提高；另外，在沥青中改性剂由于吸附和溶胀作用形成网络结构，大分子链相没有无规线团互间缠结在一块，其结果增大了流动单元，沥青流动的阻力增大。
2.3 延度
沥青是引起改性沥青变形主要因素，由于沥青间的粘磨阻力，以及SBS自身分子的相互纠缠，使得沥青变形能力出现限制作用，从而在一定程度下降低了其延度。但是在低温度下对延度进行试验时，发现SBS改性剂有一定的柔韧性，并且其变形能力超过沥青，因此，主要由SBS的形变来对延度的大小进行确定。
从试验结果可知，温度在5℃的延度值在一定范围内随SBS 剂量增加而增加，而超过一定的范围，即表现出下降趋势。
2.4老化后性能变化
用薄膜加热试验（TFOT）及旋转薄膜加热试验（RTFOT）可以评价沥青和改性沥青的老化性能。本研究采用TFOT试验来评价加入改性沥青的性能变化规律，从图可知，当沥青老化后，沥青的质量损失和残留针入度均有一定的改善，表明改性剂的加入可以提高沥青的老化性能，且发现SBS的用量在小于4.5%時，沥青的质量损失减小，残留针入度比增大，表明此时SBS增大了沥青的抗老化性能，但在SBS用量大于4.5%时，沥青的质量损失逐步增大，而残留稳定度比逐渐降低，这表明此时再增大SBS用量，对沥青的抗老化性能是消弱作用，及SBS存在合理的掺量。
可以看出，随着 SBS 掺量的增加，沥青结合料 RTFOT 前后延度有略微的减小，但与上文中基质沥青延度相比，各掺量下的延度均有很大提高。残留延度比随SBS 掺量的增加，呈现先减小后增加的趋势：其中在 4%掺量时比值最小，老化最严重，在 5%掺量时比值最大，说明在该掺量下沥青结合料的抗老化作用最好。
由改性沥青的改性原理可知，SBS 加入到沥青中时，首先经高速剪切作用均匀分散在沥青中，在 2h的发育溶胀阶段，SBS 会吸收沥青中的轻质组分（如芳香分等）并与之发生反应，形成具有结构功能的网状结构，而轻质组分对提高沥青延度、针入度等很关键。当 SBS 掺量较小时，SBS 会吸收沥青的轻质组分，但网状结构还不能充分形成，故残留延度比较小，抗老化性能比较小。当 SBS 掺量适当时，结合料中能够形成完整的网状结构，故抗老化性能比较好。
从试验结果可以看出，对于老化前后的针入度和延度值，其随着SBS掺量而表现出的变化趋势是类似的。
3 结论
本章对SBS改性沥青的各项性能进行了试验研究，首先对基质沥青、SBS的技术性能指标进行了测试，并对SBS改性沥青制备时的工艺流程、制备方法进行了论述，研究了不同的SBS剂量对沥青的软化点、针入度、延度、135℃粘度及老化后的稳定性。通过研究发现：
随着聚合物SBS改性剂的加入，软化点有一定程度的提高，随着掺量从3%到5.5%的上升，沥青的软化点提高幅度约为18%，这表明经过SBS改性后，沥青的高温性能得到一定程度的改善，随着SBS剂量的增加，沥青的针入度越来越低。低温 5℃的延度值在一定范围内随SBS 剂量增加而增加，而超过合适的范围，即表现出下降趋势。可知随着SBS掺量的增加，改性沥青的粘度值都迅速增大。
当沥青老化后，沥青的质量损失和残留针入度均有一定的改善，表明改性剂的加入可以提高沥青的老化性能，同时SBS存在合理的掺量。对于老化前后的针入度和延度值，随着SBS掺量而表现出的变化趋势是类似的。
参考文献
[1] 杜少文.岩沥青SBS复合改性沥青混合料的性能与机理[J].建筑材料学报,2012,6:871-874.
[2] 杨国梁.吉怀高速公路中面层所用SBS改性沥青的性能研究[J]. 公路工程,2012,5期 186-190.
[3] 郭咏梅.高温条件下SBS改性沥青重复蠕变恢复试验研究[J].公路工程,2012,3: 133-135.
[4] 王刚,刘黎萍,孙立军.国产天然岩沥青及其混合料相关性能试验研究[J].公路工程,2011,4:72-75.
关键词：沥青；SBS聚合物；性能；影响分析
中图分类号：TF526文献标识码： A
引言
沥青路面的胶结材料是由一种具有典型粘弹性的复杂的高分子碳氢化合物组成，温度和作用时间对其力学性能有很大的影响，在各种自然因素的影响和受车辆荷载的作用下，出现各种形式的病害，对沥青路用性能的发挥产生严重的影响
众多研究表明，添加高分子聚合物的改性沥青，其沥青温度敏感性和脆化温度得到了降低，软化点得到了提高，抗裂耐磨性能得到了增强。尤其是SBS改性沥青，其优良的路用性能在实际应用过程中受到道路设计者们的高度重视，在我国及世界范围内，改性沥青的使用比例逐年增加，到目前约为60%。
本文通过研究SBS聚合物对沥青性能指标，SBS改性沥青的生产制备和室内加工方法进行试验研究，分析SBS聚合物对沥青性能的影响，考察不同的SBS类型及用量对SBS沥青结合料的性能影响，及沥青组分不同时SBS沥青结合料性能的变化。
1 试验材料及方案
本次试验采用的基质沥青为AH-70#基质沥青,该沥青粘结性较好，针入度小，软化点高，高温稳定性和低温柔韧性较好，沥青的技术性能指标为软化点TR&B（℃）为50℃、25℃的针入度为65（0.1mm）、10℃的延度为37.5cm、其密度为1.015（g/cm3）。选用的SBS改性剂为线型SBS。
研究采用高速剪切机制备改性沥青，依靠高速度产生强劲的剪切、挤压、高速切割等作用，使 SBS 颗粒逐渐磨细，分散于基质沥青中SBS具体的改性工艺先将基质沥青进行融化，使温度升高到160℃，然后均匀慢慢的加入所需的剂量，在160℃下用，人工使用玻璃棒搅拌15min，然后启动高速剪切机，并将温度升高至170℃下剪切30min，设置4000-5000转/分的转速，之后在温度为约为120℃下放置25h，使沥青中SBS粒子充分溶胀，最后，在160℃下用剪切机剪切20min左右。
本次试验对改性沥青的针入度、软化点、延度及进行试验，并对沥青老化的性能进行试验，按照上述的改性工艺制备，SBS所用的掺量范围为3%-5%，对制备的改性沥青进行上述指标的试验研究。
2 试验结果
2.1针入度
针入度是国际上测定沥青稠度的一种常用方法通常情况下，通常我们认为沥青的针入度值和绝对粘度值相互有一定的关系，因此针入度值在另一方面对某一特定温度下沥青的粘度特性进行反映。
从试验结果可知，可知，随着SBS剂量的增加，沥青的针入度越来越低，当掺量从3%到5.5%的上升，沥青的针入度降低幅度约为22.5%，这是因为SBS加入沥青后形成空间网络结构，阻碍SBS和沥青的流动，造成针入度降低。SBS掺量增加，空间网络结构更为发达，对沥青流动的阻碍作用更加明显，因此导致针入度更低。
2.2软化点
软化点是评价改性沥青高温性能的重要指标，两者都是沥青粘度的反映，称之为“条件粘度”。软化点用以表征沥青受热后开始流动时的温度，反映了沥青抵抗高温流淌的性能和沥青粘度随温度变化的情况。试验时应采用低应力低速率，这样能够反映SBS改性剂在沥青中形成网络的情况。
从试验结果可知，随着聚合物SBS改性剂的加入，软化点有一定程度的提高，随着掺量从3%到5.5%的上升，沥青的软化点提高幅度约为18%，这表明经过SBS改性后，沥青的高温性能得到一定程度的改善，且随着改性剂的增多，其高温性能改善明显。
当SBS用量从5%升到5.5%时，改性沥青的软化点提高幅度不是很显著，这是由于沥青与SBS间的存在良好的热力学相容性，沥青中的轻质油分被SBS大分子链选择性地吸附并出现溶胀，此后，慢慢舒展开来最后运动缓慢的大分子网络形成，从而对沥青分子运动进行了阻碍，改性沥青塑性流动温度得到了提高；另外，在沥青中改性剂由于吸附和溶胀作用形成网络结构，大分子链相没有无规线团互间缠结在一块，其结果增大了流动单元，沥青流动的阻力增大。
2.3 延度
沥青是引起改性沥青变形主要因素，由于沥青间的粘磨阻力，以及SBS自身分子的相互纠缠，使得沥青变形能力出现限制作用，从而在一定程度下降低了其延度。但是在低温度下对延度进行试验时，发现SBS改性剂有一定的柔韧性，并且其变形能力超过沥青，因此，主要由SBS的形变来对延度的大小进行确定。
从试验结果可知，温度在5℃的延度值在一定范围内随SBS 剂量增加而增加，而超过一定的范围，即表现出下降趋势。
2.4老化后性能变化
用薄膜加热试验（TFOT）及旋转薄膜加热试验（RTFOT）可以评价沥青和改性沥青的老化性能。本研究采用TFOT试验来评价加入改性沥青的性能变化规律，从图可知，当沥青老化后，沥青的质量损失和残留针入度均有一定的改善，表明改性剂的加入可以提高沥青的老化性能，且发现SBS的用量在小于4.5%時，沥青的质量损失减小，残留针入度比增大，表明此时SBS增大了沥青的抗老化性能，但在SBS用量大于4.5%时，沥青的质量损失逐步增大，而残留稳定度比逐渐降低，这表明此时再增大SBS用量，对沥青的抗老化性能是消弱作用，及SBS存在合理的掺量。
可以看出，随着 SBS 掺量的增加，沥青结合料 RTFOT 前后延度有略微的减小，但与上文中基质沥青延度相比，各掺量下的延度均有很大提高。残留延度比随SBS 掺量的增加，呈现先减小后增加的趋势：其中在 4%掺量时比值最小，老化最严重，在 5%掺量时比值最大，说明在该掺量下沥青结合料的抗老化作用最好。
由改性沥青的改性原理可知，SBS 加入到沥青中时，首先经高速剪切作用均匀分散在沥青中，在 2h的发育溶胀阶段，SBS 会吸收沥青中的轻质组分（如芳香分等）并与之发生反应，形成具有结构功能的网状结构，而轻质组分对提高沥青延度、针入度等很关键。当 SBS 掺量较小时，SBS 会吸收沥青的轻质组分，但网状结构还不能充分形成，故残留延度比较小，抗老化性能比较小。当 SBS 掺量适当时，结合料中能够形成完整的网状结构，故抗老化性能比较好。
从试验结果可以看出，对于老化前后的针入度和延度值，其随着SBS掺量而表现出的变化趋势是类似的。
3 结论
本章对SBS改性沥青的各项性能进行了试验研究，首先对基质沥青、SBS的技术性能指标进行了测试，并对SBS改性沥青制备时的工艺流程、制备方法进行了论述，研究了不同的SBS剂量对沥青的软化点、针入度、延度、135℃粘度及老化后的稳定性。通过研究发现：
随着聚合物SBS改性剂的加入，软化点有一定程度的提高，随着掺量从3%到5.5%的上升，沥青的软化点提高幅度约为18%，这表明经过SBS改性后，沥青的高温性能得到一定程度的改善，随着SBS剂量的增加，沥青的针入度越来越低。低温 5℃的延度值在一定范围内随SBS 剂量增加而增加，而超过合适的范围，即表现出下降趋势。可知随着SBS掺量的增加，改性沥青的粘度值都迅速增大。
当沥青老化后，沥青的质量损失和残留针入度均有一定的改善，表明改性剂的加入可以提高沥青的老化性能，同时SBS存在合理的掺量。对于老化前后的针入度和延度值，随着SBS掺量而表现出的变化趋势是类似的。
参考文献
[1] 杜少文.岩沥青SBS复合改性沥青混合料的性能与机理[J].建筑材料学报,2012,6:871-874.
[2] 杨国梁.吉怀高速公路中面层所用SBS改性沥青的性能研究[J]. 公路工程,2012,5期 186-190.
[3] 郭咏梅.高温条件下SBS改性沥青重复蠕变恢复试验研究[J].公路工程,2012,3: 133-135.
[4] 王刚,刘黎萍,孙立军.国产天然岩沥青及其混合料相关性能试验研究[J].公路工程,2011,4:72-75.