SBS改性瀝青老化特性分析

1、SBS改性瀝青老化特性分析摘要：SBS改性瀝青具有優(yōu)越的使用性能，在公路領(lǐng)域得到大面積的使用，本文基于國內(nèi)外對(duì)SBS改性瀝青老化行為研究的現(xiàn)狀，從不同角度分析了其老化行為,并通過常規(guī)指標(biāo)和微觀指標(biāo)分析導(dǎo)致SBS改性瀝青老化的因素，最后提出了防止改性瀝青老化的措施。關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青；瀝青老化；特性分析引言SBS是指由苯乙烯（S）一丁二烯（B）一苯乙烯（S）組成的嵌段共聚物，在體系內(nèi)部II電子云不能旋轉(zhuǎn)從而使分子鏈剛性變大，改善了瀝青的高溫抗車轍性能，主鏈中的C?C鍵增加了瀝青的彈性使低溫抗裂性增強(qiáng)。SBS改性瀝青已經(jīng)成為公路最常用的瀝青種類，但是經(jīng)過多年的使用下已經(jīng)發(fā)生了老化，影響到了使用

2、功能，因此本文就SBS改性瀝青老化特性進(jìn)行分析，通過了解其老化行為，為改善其功能使用性提出措施。瀝青在使用過程中，受到環(huán)境因素和荷載作用的交互影響，會(huì)導(dǎo)致瀝青內(nèi)部化學(xué)組分流失、分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、物理性能改變。1 常規(guī)試驗(yàn)研究1粘度粘度試驗(yàn)是瀝青的常規(guī)試驗(yàn)之一，在一定條件下瀝青的粘度越大，其高溫性能越好，SBS改性瀝青之中，山于加入了改性劑，在高溫之下高聚物依然對(duì)瀝青中的輕質(zhì)組分有粘附作用，本文利用布氏粘度計(jì)對(duì)新瀝青和老化瀝青進(jìn)行粘度試驗(yàn)，結(jié)果如下圖1所示：圖1SBS改性瀝青老化粘度從上圖可以看出，老化之后SBS改性瀝青粘度增大，利用線性回歸顯示基本符合線性增大模型，Y=2.194X+0.212

3、4,R20.9湘關(guān)性較好，瀝青粘度主要是因?yàn)槔匣^程中輕質(zhì)油分減少，SBS改性物質(zhì)發(fā)生了團(tuán)聚，瀝青粘度增加容易導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫。1.2軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)也是評(píng)價(jià)瀝青高溫的指標(biāo)之一，SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)較高，試驗(yàn)室下測得新瀝青軟化點(diǎn)為66.1C經(jīng)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后測得結(jié)果如下圖2所示：圖2SBS改性瀝青老化軟化點(diǎn)從上述曲線圖可以看出，老化之后瀝青的軟化點(diǎn)增加速度是先變大再減小的趨勢(shì)，老化之后瀝青中的輕質(zhì)組分減少，改性組分所占比例增加，在輕微老化過程中，對(duì)于提高混合料的抗車轍能力具有益處，但是隨著老化的加劇，其軟化指標(biāo)增加明顯。同基質(zhì)瀝青相比,SBS改性瀝青的抗老化性好。13低溫延度瀝青老化之后，往往

4、會(huì)導(dǎo)致柔韌性降低，低溫抗變形能力下降，容易發(fā)生脆斷，通過低溫延度試驗(yàn)分析SBS改性瀝低溫性能,結(jié)果如圖3:圖3SB豉性瀝青老化延度從上圖中可以看出，SBS改性瀝青在老化之后延度指標(biāo)急劇下降，之后趨勢(shì)慢慢變緩，但是在老化時(shí)間達(dá)到20h之后，發(fā)生脆斷，表明此時(shí)瀝青中的輕質(zhì)油分已經(jīng)嚴(yán)重?fù)]發(fā)，SBS改性組分也發(fā)生了較大程度的破壞，發(fā)生了斷裂等系列反應(yīng)，容易引發(fā)路面發(fā)生開裂等病害。2 微觀試驗(yàn)研究2.1 熒光顯微分析通過熒光顯微鏡將SBS改性瀝青樣品放大一定彳數(shù)之后可以觀察到SBME瀝青的分布狀態(tài)，可以定性或者定量的分析瀝青的老化狀態(tài)2。如下圖4所示為試驗(yàn)室內(nèi)將SBS改性新瀝青和老化后放大400倍后的效

5、果圖，老化瀝青為PVA壓力老化處理。在瀝青老化前，SBS改性組分呈連續(xù)狀態(tài)（左圖中的亮色），老化之后其連續(xù)狀態(tài)被打破，發(fā)生斷裂分散到瀝青之中。利用此種方法可以通過測量熒光區(qū)域面積率評(píng)價(jià)微觀結(jié)構(gòu)特征，但是不能分析瀝青中組分變化和SBS中鏈的變化。2.2 紅外光譜分析利用紅外光譜分析可以觀察到樣品特征峰種類，并通過計(jì)算特征面積可以定量的分析不同官能團(tuán)的含利用官能團(tuán)含M的變化分析SB砌青老化中的微觀變化。利用布魯克傅里葉紅外光譜測試新瀝青和老化后瀝青樣品下圖5所示：圖5SBS新瀝青及老化后的紅外光譜從上圖中的標(biāo)峰中可以看出，在2920cm-l1450cm-l八966cm-l處瀝青老化者B發(fā)生了較大的

6、變化，經(jīng)查閱上述波數(shù)分別對(duì)應(yīng)C-H、CfC=C鍵，瀝青經(jīng)過老化后C?H及8c鍵含M明顯減少3，表明瀝青發(fā)生了嚴(yán)重的熱養(yǎng)老化，發(fā)生了吸氧反應(yīng)和斷鏈現(xiàn)象，在1720cm-l出現(xiàn)了新的特征峰，表明老化后產(chǎn)生了撥基和亞颯基團(tuán)。3 老化影響因素分析3.1 熱氧老化規(guī)律分析高溫和氧化作用時(shí)導(dǎo)致瀝青產(chǎn)生老化的主要原因，從瀝青加熱到拌合、運(yùn)輸、碾壓、使用過程中都會(huì)產(chǎn)生熱養(yǎng)老化現(xiàn)象4,熱氧老化過程中會(huì)造成瀝青中輕質(zhì)組分揮發(fā)，芳香芬等物質(zhì)發(fā)生重質(zhì)化反應(yīng)，向?yàn)r青質(zhì)轉(zhuǎn)變。熱養(yǎng)老化過程分為短期老化和長期老化過程，長期老化過程是發(fā)生是瀝青老化的主要因素，在進(jìn)行SBS改性瀝青長期老化試驗(yàn)時(shí)，主要方法是PAV壓力長期老化試驗(yàn)

7、，經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青的變化趨勢(shì)同基質(zhì)瀝青基本相同，但是抗老化能力較強(qiáng)，相同時(shí)間內(nèi)性能變化較小。3.2 紫外線老化規(guī)律分析由高分子化學(xué)研究顯示SBS嵌段共聚物中的C=C及CH2-CH2在熱養(yǎng)和光養(yǎng)下極易產(chǎn)生斷裂，從而使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，影響SBS的改性作用。利用紫外線進(jìn)行老化試驗(yàn)結(jié)果表明，光養(yǎng)下SBS改性劑發(fā)生失效，瀝青的針入度降低、軟化點(diǎn)升高.變化趨勢(shì)同基質(zhì)瀝青基本一致。其原因主要為基質(zhì)瀝青在光養(yǎng)下產(chǎn)生縮聚反應(yīng)，向?yàn)r青質(zhì)轉(zhuǎn)變，從而提高了瀝青質(zhì)的含改性組分SBS中的活性鍵激發(fā)態(tài)消失并產(chǎn)生斷裂反應(yīng)，停留在瀝青中提高了瀝青的稠度。33水對(duì)老化性能的影響瀝青混合料在使用過程中容易受到水分侵蝕，

8、影響瀝青與集料的粘附性，同時(shí)基于上述分析在熱養(yǎng)化過程中，水分的加入會(huì)導(dǎo)致老化時(shí)間縮短，利用多項(xiàng)耦合試驗(yàn)分析SBS改性瀝青在熱養(yǎng)水綜合作用下的性能，研究表明其縮短時(shí)間可以達(dá)到5h,因此在實(shí)際使用過程中水分能夠加重瀝青的老化行為5。4 瀝青老化預(yù)防處理措施SBS改性瀝青在使用過程中的老化是無法避免的，但是采取合適的措施可以減緩瀝青老化的速度，在前期需要防止瀝青的熱老化，使用中控制加熱溫度和時(shí)間，使用過程中需要防止水分的侵害，在出現(xiàn)輕微老化后及時(shí)選用再生劑或者防老化劑進(jìn)行處理，并采用合適的路面結(jié)構(gòu)層延長路面的使用專命。5 結(jié)語本文主要研究了SBS改性瀝青老化后的常規(guī)指標(biāo)，以及利用熒手段和紅外分析了老化機(jī)理，并從熱養(yǎng)老化、紫外線老化和水分對(duì)老化瀝青性能的影響因素進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防SBS改性瀝青老化的措施。參考文獻(xiàn)：鄧云祥，劉振興，馮開才.高分子化學(xué)、物理和應(yīng)用基礎(chǔ)M.高等教育出版社，