偶联法合成道路用SBS与基质沥青的配伍性分析

对不同类型、不同牌号的sbs和不同的基质沥青,采用不同掺配按照相同的加工工艺制备sbs改性沥青,通过技术指标试验来分析sbs类型、牌号、掺量和基质沥青对sbs改性沥青性能的影响,结果表明:星型sbs的改性效果并不一定优于线型sbs,但线型sbs较星型sbs与同一种基质沥青有更好的相容性;sbs嵌段比为30/70的sbs的改性效果优于嵌段比为40/60的sbs;与同一类型的sbs改性剂相容性越好的基质沥青,其改性效果越好;而同一种sbs改性沥青的改性效果随sbs改性剂掺量(小于5.5%)的增大而提高。

介绍sbs改性沥青与sbs改性剂的概念与特性,对于不同类型的sbs针对不同的基质沥青,采用不同掺配方法按照相同的加工工艺制备sbs改性沥青,通过各项技术指标试验结果来分析sbs类型、掺量和基质沥青品种等因素对sbs改性沥青性能的影响。

采用两种沥青性能评价指标体系,对两种典型的天然沥青—tla湖沥青和bra岩沥青,分别按20%、25%、30%三种掺量进行改性,并对改性后的沥青进行配伍性研究。试验结果表明掺加天然沥青可有效提高基质沥青的耐高温、耐老化性能,当掺量在25%时效果最佳。

目前,改性沥青在高速公路建设中得到广泛应用,基质沥青和改性剂的种类繁多,但并不是任何一种沥青和任意一种改性剂相互掺配都能达到比较理想的改性效果,改性剂与基质沥青存在配伍性问题

sbs改性剂的改性效果既与其剂量和改性工艺有关,且与不同基质沥青的配伍性有关。本文通过试验验证了配伍性原理,根据工程所用基质沥青确定与其配伍的改性剂及剂量,而后经过经济分析,最终确定改性剂及基质沥青间的配伍关系,实现经济效益和工程效果的双赢。

以辽河ah90沥青为基质沥青,在其中加入质量分数为3%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)改性剂,可制备改性沥青。利用沥青软化点随时间的变化关系,建立了2种沥青的老化动力学模型:lnr基=3.784+1.33×103texp(-4946/t),lnr改=3.949+1.54×103texp(-5242/t)。通过比较2种沥青的动力学参数,得出改性沥青的抗老化性能优于基质沥青。借助红外光谱分析可知,基质沥青的老化主要是吸氧氧化反应;而改性沥青的老化除了具有基质沥青的老化反应外,还存在sbs中聚丁二烯链段的断裂和氧化反应。

sbs与基质沥青的相容性决定了改性沥青相容体系的稳定性。判断相容性的指标有离析软化点、溶解度参数、ci值等。通过计算对比了各个指标的适用性。

本文主要讨论基质沥青标号及矿料最大粒径对改性沥青sma高温、低温等路用性能的影响。

采用四组分法分析了不同产地基质沥青的化学组成,并将各基质沥青分别制备了sbs改性沥青进行对比。试验结果表明:不同产地基质沥青的四组分含量存在较大差异,基质沥青对sbs改性沥青稳定性影响很大,芳香分和胶质含量高的基质沥青与sbs的相容性较好,采用芳香分含量高的基质沥青能制得性能更为优异的sbs改性沥青,这些为改性沥青生产中基质沥青的选择提供了一定的依据。

本文结合复合材料理论和界面化学知识,对硅偶联剂改善玻璃纤维表面机理进行了分析与研究,并通过红外光谱分析沥青与硅偶联剂改善后的玻璃纤维的作用界面,得出硅偶联剂与玻璃纤维发生了化学反应,与沥青未发生化学反应而是简单的物理缠绕。通过该结论可以为改善玻璃纤维表面性能,使其能广泛应用于沥青混合料中提供一定的理论依据。

在国内外改性沥青研究现状的基础上,进行了聚合物sbs对基质沥青性能改善的研究,可见sbs改性沥青在我国具有广泛应用前景。

　sbs加入沥青后可以改善沥青的使用性能,sbs对基质沥青的改性效果与基质沥青的组成和性质有直接关系。首先以沙中减渣调合得到的沥青为基质沥青,加入不同量的sbs,考察了sbs对改性后沥青各个指标的影响,发现sbs可以使沥青针入度降低,软化点升高,低温延度(5℃)增加,抗老化性能增强,并从机理上对其进行了阐述。同时又以4种不同减渣经调和制得符合gb/t15180-94标准的ah-110的沥青为基质沥青,以胶体不稳定指数ic为参数讨论了加入相同量sbs对不同基质沥青的改性效果,发现ic越小,针入度、软化点、低温延度(5℃)、粘度(60℃)的变化程度越大。同时发现基质沥青的老化指数越高,sbs对其抗老化性能改善越显著。

sbs改性沥青的低温性能受到基质沥青标号、油源和改性剂结构、掺量的共同影响。基质沥青的标号是一个重要的影响因素。为此,以动态剪切流变仪(dsr)实测的玻璃化转变温度(tg)为评价指标,针对线型sbs改性沥青,分析了不同掺量下基质沥青的标号对sbs改性沥青低温性能的影响。结果表明,基质沥青的标号对低温性能有重要影响,这种影响受到改性剂掺量的限制,掺量越大,影响越大。

文章结合特立尼达湖沥青的特点,将其与基质沥青掺配得到tla改性沥青。根据不同掺配比例tla改性沥青的各项技术性质指标分析,通过试验数据和图表,能明显看到tla对基质沥青的改性效果,并得出tla的最佳掺量,可供后续混合料研究与应用参考。

文章编号:0451-0712(2007)02-0134-04中图分类号:u414.750.3文献标识码:a 基质沥青和sbs改性剂的 相互作用机理分析 陈华鑫王秉纲 (长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安市710064) 摘要:从sbs改性沥青的材料组成特性出发采用吸附理论~热力学理论~自由体积理论讨论了在加工~施 工拌和与营运过程中sbs与基质沥青的相互作用分析了不同阶段基质沥青与sbs改性剂之间的相互影响表明 在不同阶段sbs与基质沥青间的相互作用是不同的在原材料选择中应充分注意改性沥青的这一特点g 关键词:sbs改性沥青g吸附理论g热力学理论g自由体积理论g相互作用机理 沥青是一种典型的粘弹性材料其温度敏感性 好坏直接影响着沥青的路用性能g由于近年来优质 油源的缺乏普通基质

通常认为sbs可以同时改善基质沥青的高、低温性能。以三种常用的国产沥青和一种进口沥青作为基质沥青,采用四种不同的sbs对其进行改性,分别制得成品sbs改性沥青。运用shrp试验方法中的弯曲梁流变仪(bbr)分别对制得的这些sbs改性沥青的rtfo/pav残留物的流变特性进行了试验研究。结果表明,用物理意义上的共存共混方法制备得到的sbs改性沥青,其低温等级基本保持在基质沥青的低温等级上,即从流变学的意义上来说,sbs对基质沥青低温抗裂性能的改善效果仍值得探讨。

以糠醛为溶剂抽提脱沥青油dao,并将抽出油作为沥青调合的软组分。测定了用doa和拔头重油浆二组分调合以及用脱油沥青doa,dao糠醛抽出油和拔头重油浆三组分调合的沥青性质,讨论了软组分加入对沥青配伍性的影响。研究结果表明:以c4溶剂脱沥青工艺生产的doa,dao,糠醛抽提工艺生产抽出油和油浆拔头装置生产拔头重油浆等为原料,可以调合出满足gb/t15180—2000ah-90重交通道路石油沥青及交通部jtgf40—2004标准的90b级沥青。

从sbs改性沥青的材料组成特性出发,采用吸附理论、热力学理论、自由体积理论讨论了在加工、施工拌和与营运过程中sbs与基质沥青的相互作用,分析了不同阶段基质沥青与sbs改性剂之间的相互影响,表明在不同阶段sbs与基质沥青间的相互作用是不同的,在原材料选择中应充分注意改性沥青的这一特点。

根据shrp沥青胶结料性能分级(pg)方法,对辽宁地区近年来沥青路面常用的ah90#重交基质沥青和sbs改性沥青的性能进行测试和比较。研究表明sbs改性沥青高低温性能优于重交ah90#沥青,sbs改性沥青更适应辽宁的气候和交通要求,改善沥青路面使用性能,延长路面使用寿命。

分析了不同基质沥青的性能与其组分之间的关系,对sbs、apao和胶粉改性沥青的性能进行了对比,并研究了不同基质沥青制成的自粘改性沥青以及改性沥青混合料的性能,为基质沥青的推广应用提供参考。

　在评价sbs改性沥青储存稳定性的基础上,对国内外已报道的无机物类稳定剂进行了筛选。并研究了无机物类稳定剂对辽河减渣为基质沥青的sbs改性沥青储存稳定性的影响。实验结果表明,使用无机物为稳定剂,改善了基质沥青与聚合物改性剂之间的相溶性,能很好地提高以辽河减渣为基质沥青的改性沥青与sbs改性剂的溶解度,使sbs改性沥青上下层软化点之差在0.2℃左右,远远低于交通部jtj036-98标准。同时,由于稳定剂的加入,提高sbs改性沥青的储存稳定性,即使在长期储存和运输过程中,改性剂与基质沥青之间也不发生分层、离析现象,有效地克服了目前沥青路面施工中普遍使用的现场拌和法、母液法和预处理等方法所存在的缺点,可以在沥青生产过程中将稳定剂一次性加入,即减少了沥青路面施工成本又减少生产步骤。

1 部 分 道 路 使 用 沥 青 简 介 2 部分道路用沥青简介 1．sbs改性沥青： sbs改性沥青具有优异的高、低温性能，有无可比拟的 弹性恢复，现已得到广大公路工作者的认可；山东从1998 年开始引入sbs生产，可进行移动式现场改性，也可以工厂 化改性，而且已有很好改性沥青稳定技术，可根据用户不同 品牌的基质沥青进行改性，按照用户指定的沥青品牌进行实 验后做出适合指定沥青并且符合国家标准的改性配方，可以 消除业主对基质沥青质量的担忧；sbs改性能够降低基质沥 青的针入度，增加沥青延度，增高沥青的软化点指标，使沥 青的各项指标更有利用高等级公路的使用，一般应用于表面 层的较多。 以70#基质沥青为例，改性后与改性前的部分参数对比 如下： 项目 指标单位sbs改性沥青i-d70#基质沥青a级备注 针入度25℃， 100g，5s 0.1mm 40--