SBS改性瀝青的技術指標

1、第九次全國石油瀝青技術交流會論文集 年月 改性瀝青的技術指標 黃衛(wèi)東任錚 同濟大學道路與交通工程教育部重點試驗室（上海） 摘要改性瀝青的技術要求是一個非常復雜的技術體系，技術要求中的各項指標相互 影響、相互制約，一個指標要求的變化會引起其它指標或路用性能的變化，因此合理、科 學的技術指標進行體系應當是合理、可行、協(xié)調(diào)的。本文對目前常用改性瀝青的技術 指標如針入度、低溫延度、軟化點、針入度指數(shù)、粘度、老化試驗及分級等進行 了評述，根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合作者自己的研究結(jié)果，分析了這些指標的作用，對其 它指標的影響，提出了它們存在的問題及改進的方向，并對目前國內(nèi)改性瀝青技術指標研 究與應用現(xiàn)狀提出

2、了作者自己的觀點，以起到拋磚弓玉的作用。 關鍵詞改性瀝青指標技術要求分級 改性瀝青的特點與普通瀝青完全不同，因此改性瀝青的出現(xiàn)導致常規(guī)的評價指標不能有效評價改性瀝青的性能，用什么指標來評價改性瀝青性能始終是研究的熱點與難點，美國、歐洲都對此進行了長期的研究，但目前一個不得不面對的現(xiàn)實是：現(xiàn)在仍沒有一個非常完整、有效、得到廣泛承認的評價體系，甚至努力的方向也變得越來越迷茫；計劃的實施曾認人看到一些希望，它的影響雖然在不斷擴大，但它也受到越來越多的批評。 改性瀝青的高溫性能是改性瀝青最重要的性能，對高溫性能的評價相應也是改性瀝青最重要的方面，目前所用的軟化點、分級或者車轍試驗都可以近似評價高溫性能

3、，大量的研究和工程經(jīng)驗證明它們的實驗室結(jié)果與實際路用性能都有差距。要準確評價改性瀝青的高溫性能，要具體分析是何種改性瀝青，采用的是什么樣的改性技術，使用的是什么基礎瀝青等，將這些綜合考慮后，才能根據(jù)軟化點、分級或車轍試驗結(jié)果對改性瀝青的路用抗車轍能力進行評價。 在國內(nèi)，目前在改性瀝青應用中出現(xiàn)了更加混亂的現(xiàn)象：表現(xiàn)在制定改性瀝青的技術標準提出了過高、過多的技術標準，能提的都提出，可以提高的盡量提高，認為這樣就最安全，這樣做一方面大大增加了改性瀝青的使用成本，另一方面迫使改性瀝青供應商采用一些不科學的方法生產(chǎn)改性瀝青，指標達到了，成本提高了，但改性瀝青的性能實際上并沒有提高，或者損害了改性瀝青的

4、性能。 改性瀝青在國內(nèi)的研究與使用已經(jīng)有年了，但改性瀝青真正大規(guī)模使用與接受則是近幾年的事。目前國內(nèi)大多數(shù)省都大規(guī)模使用過改性瀝青；但人們對改性瀝青的認識實際上還處于一個非?；靵y的狀況，而這種認識上的混亂集中體現(xiàn)對改性瀝青技術指標的認識上，為此本文嘗試對目前國內(nèi)常用的改性瀝青技術指標進行分析與評價，希望能夠起到拋磚引玉的作用。針入度 針人度在規(guī)范中限制了其下限，如類改性瀝青要求針人度大于，但并未限制針入度的上限，這給人一種印象；改性瀝青在其它指標都達到的標準的情況下，越軟的改性瀝青就越好，實際應該是相反。 收稿期：一。 作者簡介：黃衛(wèi)東，男，博士，長期從事改性瀝青的研究。 黃衛(wèi)東等改性瀝青的技

5、術指標 采用改性瀝青最主要的原因是希望改善瀝青的高溫性能，這也是目前在多數(shù)改性瀝青稱其為改性瀝青的原因；改性瀝青有一個顯著特點：具有很高的軟化點，其原因在于它有很好的回彈性能，能夠拽著鋼球不掉下來；如果改性瀝青的針人度偏大，表明所用基礎瀝青針人度很大，這表明基礎瀝青偏軟，相應也導致改性瀝青偏軟，偏軟的改性瀝青其回彈性能并未受到很大影響，因此仍有較高的軟化點，但此時改性瀝青的高溫性能可能已經(jīng)受到了影響，但通過軟化點這一指標并未顯示出來，而顯示瀝青軟硬的指標針人度則可以反應出改性瀝青是否偏軟。因此同樣軟化點下，硬的改性瀝青瀝青高溫性能要好于軟的改性瀝青。 在目前國內(nèi)改性瀝青的生產(chǎn)過程中，使用較軟的

6、基礎瀝青有很多好處，首先可以更容易使改性瀝青達到存貯穩(wěn)定性指標，同時軟的改性瀝青往往有更好的低溫延度，而存貯穩(wěn)定性及低溫延度是改性瀝青生產(chǎn)中最難達到的指標之一，而此時改性瀝青的軟化點并不會明顯下降，車轍試驗也會有較高的動穩(wěn)定度，但在鋪面后，路面發(fā)軟，極易產(chǎn)生車轍及泛油。因此作為一種限制，在限制針人度的下限同時，更應當限制針入度的上限。軟化點 軟化點在規(guī)范中規(guī)定的并不高，最高標準也就高于，而目前國內(nèi)的招標文件一般很多都要求軟化點高于，有些地方甚至提出了軟化點要高于以上的要求；越高的軟化點高溫性能越好，但軟化點也并不是評價改性瀝青性能的唯一指標，此時還應當注意相應的針人度結(jié)果不能過大；要求過高的軟

7、化點，往往會迫使改性瀝青公司加入更多的交聯(lián)劑，采用更多的星形，這一方面會產(chǎn)生更大的環(huán)境污染問題，另一方面會造成改性瀝青的粘度過大，雖然不會超過 ·，但會造成施工上的問題；此外加入過多交聯(lián)劑及星形后，如果技術上不過關，改性瀝青在存貯過程中會出現(xiàn)膠凝，這主要是因為交聯(lián)反應的充分反應有時需要較長的時間；此外有時過分交聯(lián)的改性瀝青由于表面張力過大，會影響瀝青與石料的粘附性。 當然在同等條件下，軟化點越高，改性瀝青的高溫性能越好，但如果造成施工問題或其它問題，則路面更容易出現(xiàn)早期破壞。 軟化點在左右的改性瀝青已經(jīng)具有很好的抗車轍性能，如圖是分別采用基礎瀝青（重交號，軟化點為）和相應改性瀝青（軟

8、化點為）采用一級配在上進行車轍試驗的結(jié)果。 悃一 從圖可以看出：雖然改性瀝青的軟化點僅有 ，與基礎瀝青相比，抗車轍能力已經(jīng)有大幅度 提高，車轍深度只有基礎瀝青的三分之一。 低溫延度 低溫延度是目前規(guī)范中評價改性瀝青低溫性能 暑毯翳替桿 的指標，目前在這些指標中，低溫延度，主要是老 化后的延度成為一個較難達到的指標，尤其是目前 很多招標文件中把延度提高，老化后延度提高到甚至更高，使之成為更難達到的指標。 老化后延度與瀝青低溫性能是否有相關性，國 圖 類改性瀝青與基礎瀝青的內(nèi)外未見有詳細的研究報告，從國外的發(fā)展思路來 車轍試驗結(jié)果對比看，在、改性瀝青得到應用后，由于其能改善瀝青的低溫性能，因此必須

9、有評價其性能的指標，因此最簡單的方法就是對當時的三大指標進行改良，軟化點是評價高溫指標，因此降低針入度及延度的試驗溫度，測低溫延度或低溫針入度，成為最直接有效的辦法。八十年代未有很多這方面的研究，得到廣泛報道的結(jié)論是低溫針入度與低溫性能有很好的相關性，但最后采用低溫延度而不是針人度，可能是因為低溫下的針人度較小，而針入度的誤差一般會在以上，因此測低溫針入度試驗誤差較大。 第九次全國石油瀝青技術交流會論文集 年月 根據(jù)我們的研究結(jié)果，采用完全相同的配方與工藝，盡量相同的基礎瀝青，較軟基礎瀝青配制的改性瀝青有更大的低溫延度，顯示低溫延度與基礎瀝青的針入度相關，而基礎瀝青的軟硬主要決定了改性瀝青的低

10、溫等級，因此從這一角度來看，低溫延度評價改性瀝青的低溫性能有一定的有效性。 研究顯示，低溫延度還與其它很多因素有關。在同一基質(zhì)瀝青配制的改性瀝青中，摻量對延度有影響，當摻量很高時，如大于時，老化前延度會下降，這主要是彈性模量較大，延度試件被繃斷；當摻量適中時，一時，摻量對延度的影響缺乏規(guī)律性，但很多隨摻量增加而增大；而摻量較低時，如左右時，延度又可能會隨摻量減少而增大，這些規(guī)律又受到改性瀝青軟硬的影響；此外交聯(lián)劑摻量對延度也有大的影響，類型也對其有較大影響；但對低溫延度影響最大的是基礎瀝青的品質(zhì)，大多數(shù)國產(chǎn)瀝青配制的改性瀝青老化后延度都非常差，進口瀝青的老化后延度基本較好，但也有較差的；研究還

11、顯示老化前的延度與老化后的延度沒有相關性；在基礎瀝青不適當?shù)那闆r下，改變摻量、類型、交聯(lián)劑摻量，都不能明顯提高老化后延度。 低溫延度與改性瀝青的低溫性能有一定的相關性，但由于影響老化后延度的主要因素是基礎瀝青，因此低溫延度首先是評價改性瀝青中基礎瀝青是否適當，同時它也可以反映出所用的類型及交聯(lián)反應的程度，因此低溫延度也反映了改性瀝青的綜合工藝性能而不是低溫性能。 大量的實驗結(jié)果顯示，改性瀝青的低溫分級主要是由基礎瀝青的性質(zhì)所決定，即由基礎瀝青的軟硬決定的，調(diào)整基礎瀝青的種類、改性瀝青工藝、配方及摻量只能有限的影響改性瀝青的低溫分級，而這些都會顯著影響改性瀝青的低溫延度。因此專門用于評價改性瀝青

12、低溫延度的這一指標只是反映了改性瀝青低溫延度的好壞，好的低溫延度說明改性瀝青不壞，但低溫延度不好，并不能證明改性瀝青的低溫性能就不好。軟化點與低溫延度 在規(guī)范中對類改性瀝青的要求是老化前達到 ，老化后 ，是、四類中要求最低的；但類對軟化點的要求最高；、類對延度的要求逐漸增大；但對軟化點的要求逐漸降低；這就存在一個問題：究竟是類瀝青檔次高還是類瀝青檔次高？國內(nèi)有些文章中把低溫延度作為評價改性瀝青檔次的指標，在軟化點和延度都較高時，就將其歸類為達到類改性瀝青，而不是將其歸為類改性瀝青；這些文章認為類瀝青比類瀝青檔次高。 出現(xiàn)這樣的觀點與國內(nèi)目前改性瀝青的使用現(xiàn)狀有關：目前國內(nèi)招標時都會提出較高的軟

13、化點要求，如要求達到。，而軟化點指標也容易達到；而延度則不容易達標，因此就認為延度是表征改性瀝青好壞的最重要指標，在國內(nèi)延度所以不易達標，這與國內(nèi)所用基礎瀝青普遍較差及改性瀝青的配方、工藝差有關。而在國外，所用基礎瀝青較好，因此延度并不是一個嚴重的問題，軟化點直接決定了在其中的摻量，即決定了改性瀝青的成本，延度是配合軟化點而制定的，因此應該是用軟化點作為控制指標；此外改性瀝青好壞主要是由高溫性能決定的，軟化點越高，其高溫性能就越好，而延度大并不能表明改性瀝青的高溫性能好，延度大甚至也不能表明改性瀝青的低溫性能很好，因此類改性瀝青應當優(yōu)于、類改性瀝青。針入度指數(shù) 針人度指數(shù)，目前成為改性瀝青中一

14、個有爭議的指標，現(xiàn)在一般的做法是首先測三個溫度回歸肼，如果不達標（多數(shù)不能達標），再加測兩個溫度，即用所測個溫度的川進行回歸，則一般都可以達標；從改性瀝青規(guī)范的技術要求中可以看出：規(guī)范認為五個溫度回歸的，比三個溫度回歸的，要嚴格、科學，從理論上也是如此；但實際測試則會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)改性瀝青的，用三個溫度回歸難以達標，而用五個溫度容易達標，即三個溫度的肼更嚴格，但如果根據(jù)三個溫度來回歸，則目前大多數(shù)改性瀝青都不合格，但，不合格，會表明改性瀝青的性能有什么缺陷，是否就不能用在道路上，還沒有人能進行過這方面的研究。 黃衛(wèi)東等改性瀝青的技術指標 ，被認為是評價瀝青感溫性的指標，但用與高溫或低溫的關系，或者

15、與高溫與低溫區(qū)域之間的關系，沒有人進行過這方面的研究。目前的有效性、準確性及物理意義都受到很多的質(zhì)疑。在國外瀝青規(guī)范中采用這一指標的國家不多，即使采用這一指標，其，的計算方法也與我國不同。 加拿大的引人來評價瀝青的性能，但他明確指出采用目的主要是用來評價瀝青的低溫性能，美國的也認為如果在寒冷地區(qū)可以考慮引入感溫性指標來評價瀝青的性能，如果不存在低溫問題，則沒有必要采用感溫性指標。根據(jù)加拿大的研究，的評價結(jié)果與實際低溫路面開裂結(jié)果相反，而能很好的預測瀝青路面的現(xiàn)場低溫性能。對，評價低溫性能的效果提出了激烈批評，認為其與路面的低溫使用性能沒有相關性，而則能夠很好的評價瀝青的低溫性能。存貯試驗 存貯

16、穩(wěn)定性試驗是目前評價改性瀝青存貯穩(wěn)定性很有效的試驗，但目前主要關注的是上下軟化點差，要求上下軟化點差不大于。；對于改性瀝青軟化點在存貯過程中發(fā)生的衰變則很少關注，改性瀝青在生產(chǎn)中如果遇到意外，會在罐中高溫存貯幾天，而很多改性瀝青在存貯過程中軟化點會大幅度衰變，這將不利于改性瀝青的性能，因此有必要限制改性瀝青在存貯 后軟化點的降幅，即在離析試驗報告時，除了報告上下軟化點差外，還應當報告具體的上部和下部軟化點數(shù)值，以有利于對改性瀝青在存貯過程中軟化點發(fā)生衰變的程度進行評價。更為科學的做法應當規(guī)定專門的試驗評價存貯試驗后改性瀝青的性能變化，限制軟化點容許下降的幅度。 粘度 粘度也是一個容易被忽略的指

17、標，很多報告中都只是報告其小于 ·，具體數(shù)值是多少并不進行報告，考慮到粘度對于改性瀝青的泵送及施工性能都有很大的影響，因此應當提高對粘度的重視；目前國內(nèi)外對改性瀝青的拌和與壓實溫度缺乏研究，原來針對普通瀝青的·、 ·確定拌和與壓實溫度的方法來確定改性瀝青的拌和與壓實溫度會明顯偏高，通過瀝青的軟化點來預估施工溫度就更不能用于改性瀝青，對于如何確定改性瀝青的拌和與壓實溫度缺乏有效、一致的方法，也沒有相應的試驗來評價；但通過高溫粘度來經(jīng)驗性的判斷拌和與壓實溫度，仍然是目前最有效的手段，因此應該要求具體報告粘度大小，以利于施工時判斷。 雖然目前改性瀝青的施工并不是一個大問

18、題，但對于一般的改性瀝青，僅要求其小于 ·，顯得過于寬松，應當將其降到·以下，如果改性瀝青粘度接近于 ·時，會顯得很稠，有的改性瀝青雖然還未超過·，但已經(jīng)開始發(fā)生膠凝，而在工地現(xiàn)場生產(chǎn)的改性瀝青很多沒有充分的時間使交聯(lián)反應完全，因此改性瀝青在運輸過程及到達到施工現(xiàn)場的高溫存貯過程中，改性瀝青可能會發(fā)生膠凝，這樣到施工時可能改性瀝青的粘度已經(jīng)超過了·，這會產(chǎn)生嚴重后果。因此只有對于較高性能的改性瀝青，才可以用·的指標進行控制，對于一般的改性瀝青，應當限制其粘度不大于·。生產(chǎn)工藝合適的改性瀝青，在摻量時，粘度一般不會大于

19、3;，如果過大，則表明其配方與工藝需要調(diào)整（如交聯(lián)劑摻量過高），或者所用基礎瀝青不適當。 此外由于改性瀝青的非牛頓性，剪切速率對粘度試驗結(jié)果有很大影響，規(guī)范中雖然明確了粘度測試要在 、 的剪切速率條件下，但實際上難以實現(xiàn)，各地由于粘度儀不同：也缺乏對剪切速率的重視，因此各地測試。粘度的剪切速率可能有很大不同；此外很多粘度儀是根據(jù)粘度大小來選擇剪切速率的，在規(guī)定剪切速率（ 、 ）下可能無法測試粘度值，如很多粘度儀一般是在 的剪切速率下測試的粘度，因此還應當要求報告中明確報告其試驗的剪切速率，以利于修正。老化試驗 老化試驗是另一個值得關注的試驗。對于普通瀝青，長期使用經(jīng)驗及研究證明，（薄膜烘箱試驗

20、）與（旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗）的老化效果是一樣的，但在美國的結(jié)合料規(guī)范中， 第九次全國石油瀝青技術交流會論文集 年月 是明確采用的。而在長期老化中進行壓力老化容器試驗用的盤子與所用的盤子是一樣的， 如果可以采用來替代，則可以簡化試驗，但目前對在試驗中能否替代 ，目前還沒有見到比較權威全面的研究。 目前國內(nèi)改性瀝青規(guī)范中對改性瀝青評價采用。研究也表明，與后的改 性瀝青性質(zhì)上有很大差別，最明顯的表現(xiàn)在老化后的低溫延度上，改性瀝青的后的延度會明顯 低于后的延度，很多改性瀝青的后的老化后延度會不合格，但如果用進行老化，則大多數(shù)不合格的老化低溫延度都能達到規(guī)范要求的指標。即要比嚴格。這實際上引申 出了幾個問題

21、：現(xiàn)有的老化試驗是否能夠模擬改性瀝青在現(xiàn)場的短期老化；與那一個更能模擬改性瀝青的短期老化，還是都不能模擬？后的延度如果不達標，是否意味著改性瀝青的低 溫性能就一定不好？ 對第一個問題，目前歐洲已經(jīng)有了比較一致的看法：即并不能充分模擬改性瀝青的短期老 化，尤其是當?shù)膿搅勘容^高時，會出現(xiàn)較大的誤差，為此國外提出了幾個修正試驗，以修正目前老化試驗存在的缺點。目前國內(nèi)張肖寧教授也對此問題進行了深入的研究。 以上是對目前國內(nèi)改性瀝青規(guī)范中指標的看法。 分級 目前國內(nèi)有越來越多的地方在改性瀝青招標中將結(jié)合料規(guī)范的分級也列入了技術標準，要求相應的改性瀝青在滿足國內(nèi)改性瀝青規(guī)范要求的同時，還要滿足分級，如目前

22、要求比較 多是提出指標，即要求改性瀝青的高溫性能要達到，低溫性能要求達到一。 結(jié)合料規(guī)范是瀝青規(guī)范的一大進步，它可以更準確評價普通瀝青的性能，但目前對其 的批評見也很多，其中主要的就是它并沒有解決改性瀝青的性能評價問題。國外前幾年有大量的研究批評分級不能準確評價改性瀝青的高溫性能。 目前對分級批評最多的就是老化后的改性瀝青的分級一般會低于老化前的分級，如果遇到 比較特殊的基礎瀝青配制的改性瀝青，老化前的分級可以比老化后的分級高以上；如果摻量較高時，這一問題更加明顯；如根據(jù)我們的研究成果：用某一進口基礎瀝青配制的改性瀝青，老化前的分級達到了，而老化后的分級還達不到，即這個改性瀝青只能是；而另一種

23、基礎瀝青配制的改性瀝青，老化前與老化后的分級均剛好達到，即這一改性瀝青是；對這兩種改性瀝青進行車轍試驗，的車轍效果明顯好于；國內(nèi)外的研究指出： 出現(xiàn)這一問題的原因在于所用的老化試驗（）不能模擬改性瀝青在使用中的短期老化；相應的分級也就出現(xiàn)了誤差；技術力量雄厚的改性瀝青公司可以通過采用適系幕瀝青使老化前與老化后的分級相匹配，以達到用盡量低的摻量達到盡量高的高溫分級；而對分級缺乏研究 的公司，可能就必須用較高的摻量才能達到相同的高溫分級，甚至達不到，但這并不意味著達不到高溫分級的改性瀝青高溫穩(wěn)定性就一定差；因此在采用高溫分級時應當注意這一問題。 采用分級會提高改性瀝青的準入門檻，因為這要求改性瀝青供應商要有相應的檢測設備；同時 不同技術水平的公司配出相