SBS改性沥青老化研究现状综述
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9 2 8 3 7 4 39 2 @ q q - e om o
化 ! 聚 合 , 乃 至 沥青 内部结 构 发 生 变 化 , 同时 发
基 金项 目: 国家 自然 基金 (E 0 80 7 0 3 )
石
油
沥
青
20 13 年第 27 卷
响 " 结 果表 明 : 老 化 后 大 分 子物 质 和 强极 性化 合
长 期 老化 , 提 出 虽然 沥 青 混合 料 的老 化 只发 生在 表 面 , 但 紫 外光 老化 是 沥青 混 合 料 老 化 的主要 原 因 "王吉 生 ! 王旭 东 1 川 采用 正 交 试 验 的 方法 , 系 统 地研 究 了沥 青光 老 化 过 程 中光 和 热两 个 因 素
成 的有 机 高分 子 材 料 " 沥 青 材 料受 到 紫外 线辐 射 后 , 它 的 C 一H , C 一C , C = C 键 断 裂 , 生 成 了 自 由 基 R + , R 十与 O : 反 应 , 生 成 R O O + "
140 e 开 始 快 速 增 加 " 因 此 , 胜 利 10 0
一1 2 0 e 时 小 分 子 组 分 开 始 挥 发 , 从 14 0 e 开 始 , 小分子之间发生聚合反应 , 导致大分子分子
量 增 加 , 沥青 质 含 量增 加 "
盯 6 2 邓
仁 兰 李 仁
协 人 1 习 , 一
巨 三 困
现 " 徐鸥明 1 02 等通 过对 克 拉玛 依 重 交通 9 0 号 ( K L M gO 号 ) 沥青 和 S B S 改性 沥 青进 行 紫 外 光 老
化 对 比试 验 , 研究 发 现不 管 是基 质 沥青 还 是 改 性 沥青 , 紫 外 光 老 化 过 程 中 的 碳 基 官 能 团 吸 收 峰 (1 70 4 c m 一 . ) 强 度 变 化 比亚 矾 基 官 能 团 的 吸 收 峰 ( 1 0 咒 cm 一 . ) 的明显 " 图 2 为碳 基 及 亚 矾 吸
9 5 1 9 年首 次 由加 利 福 尼 亚 公 路 分 局 提 出 , 1 9 7 0 年 , A ST M 将 R T FO T 作 为标 准 试 验 方 法 " x iaohu Lu [.]等通 过 红 外 光 谱 研究 发 现 , s Bs 虽然 不 能 阻 止 沥 青 老 化 过 程 中碳 基 的 生 成 , 但
氧作用下进行了对 比性试验 , 结 果发现 : SBS 改 性沥青在老化后 出现 了梭基 和亚枫基 , 其软化点 增加 , 针人度减小 , 低温延度降低 , 缩短了路 面 使用性能 "
0 . 22 0 . 20
0 18
收峰强度与紫外线 老化 时间的关 系 曲线 " 由图 2 可见 , 克拉玛依 9 0 号沥青在 紫外 光老化过 程 中 碳基和亚枫基 的变化 出现先增加后 减小 的趋 势 ,
c r o i zo 1 t .]等用凝胶过滤层析研究 了不 同结构 和分 子量 的 S B S 热 分 解 对 改 性 沥 青 物 理 和 流 变 性 能
的影响 , 来评 价 改 性 剂 分解 对 改性 沥青 的性 能 影
收稿 日期 : 20 13 一 0 3 一29 " 作 者简介 : 曹青 霞 , 女 , 1988 年出 生 , 甘 肃陇 西人 , 硕 士
而对 于 SB S 改 性 沥青 从 开 始 老化 至 24 0 亚 矾 基 的变 化 比较 小 , 继 续 老 化 至 72 0 h 碳基和 h 变化 比
十 KI J M 90 号1704/ 146 1 * SBS 改 性 1704/1461 1
1 10 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 1 70
M二 4 0 0 0 ~ 10 0 0 () )
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温度/ e
温度/ e
1 3 别 5 2 加 7 2 邓 四
一 人 ! 叭 司 习 % . 一
习 咯 八 1 织价 一
M>10 000
刚性极 大 , 在高温下不易变形 , 从而提高沥青 的 高温性 能川 " 同时 , sB s 中的 B 段是丁二烯 的聚 合物 , 这种主链上 由 C 一C 单键 组成 的高分 子 ,
柔顺 性 非 常 好 , 在低 温下 具 有一 定 的弹 性 和流 动 性 , 因此 可 以改善 沥青 的低 温 抗 裂 性 " S B S 改 性
20 13 年 8 月
石 油 沥 青
E TR O L P E U M A SPH A L T
第2 7 卷第 4 期
#综 述 #
SB S 改 性 沥 青 老 化 研 究 现 状 综 述
曹青 霞 , 何兆益 , 李庆 ,
(1. 重 庆交通 大学 , 重 庆 如加 74 ; 2 中铁二 十局集 团第 六工 程有 限公 司 , 西安 1 0 1 7 6 )
0 0 , M > 10 000 (或 M > 30 0 0 ) , 研 究温 度变
化 对 沥青 老 化 性 能 的影 响 , 结 果 如 图 l 所 示 : 小
化速率 ! 动态 豁 弹性参 数 的试 验 , 拟定 了藕合
P A v 老 化 时 间 : 的 沥青 勃 度 方 程 , 首 次 提 出 了 沥
后 , 在 贮存 ! 运输 ! 施工 及 使 用 过 程 中 , 由于 长 时 间地 暴 露 在 空 气 中 , 在 环 境 因 素 如 受 热 ! 氧
气 ! 阳 光 和水 的作 用 下 , 发 生一 系 列 的挥 发 ! 氧
研究 生 , 主 要 研 究 方 向 为 路 面 材 料 的 改 性 " E 一m a l :
是 , 老 化后 改 性 沥 青 的 流 变 性 能 优 于 基 质 沥 青 "
化 , 以 便 更好 地认 识 改性 沥 青 的老化 机 理 , 在此
基 础 上 提 出一些 开 发 改性 沥 青 再 生剂 的观 点 " 1 老 化 S B S 改性 沥青 的研 究 沥青的老化是 指沥青 从 炼油 厂被 炼制 出来
摘 要 : 基 于 国 内外部分 关于 SB S 改性 沥青老化研 究报 道 , 分 别从 热老 化 ! 紫外 光老 化 ! 水老 化的 角度 分析 了 S B S 改性 沥青的老化 行 为 " 通过 常用的宏观 指标 ( 常规指 标 ! SH R P 指 标 ) 和微 观指标 (红 外光 谱 ! 凝胶 色谱 图 ) 分析 表 明 : S B S 改性 沥 青在 热 氧 ! 紫 外线 和水 的作 用 下, 均会导致基 质沥 青和 S B S 改性 沥青的老化 , 紫外线的老化作 用比热氧的 老化作 用 更加 明显 , 但 是对水 老化的研 究还 处在 起步 阶段 , 在今 后 的研 究 中要 引起足 够的重视 "
沥青质 能抑制 SBS 的降 解 " 应荣 华 ! 郑 健龙 1 .2
通过 R T F OT 对 沥青进行短期老化, 然后 再用 PA v 对热 老 化 后 的沥 青 进行 不 同时 间 的老 化 , 然 后 对 不 用 老 化 程 度 的 沥 青 进 行 常 规 性 能 的测
试 , 以及 不 用 温 度下 的豁 度 ! 蠕变 劲 度 和 蠕 变变
1 10
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l 度/ e , i
温度/ e
图1
组分含 量一老 化温度关 系 曲线
1.2
紫 外 光 条 件 下 的老 化研 究 沥青 材 料 主要 是 由碳 ! 氢 ! 氧 ! 氮 等 元 素组
紫 外 光 老 化相 结 合 的方 法 模 拟 其在 使 用 过 程 中的
e mP K [ 98 等研究发现, 紫外光使沥青薄膜表层 5 0 1 协 m 发生硬化 "T i a [.0]对 沥 青 混合 料 热 氧 化 与
分 别对 光 老 化 过 程 的影 响 程 度 , 并 引人 贡 献率 指 标 将 各个 因素所 起 的作用 以量 化 的 的形式 进 行 表
第4期
曹青 霞等 .SB S 改性 沥青老化 研究 现状综述
分子量在 lr o 一12 0
e 时急剧减小 , 大分 子量在
号 在 11 0
青 藕合 老化 的 概 念 " 陈 华 鑫 等 1 /2 采用 R T FOT 和 PA v 对 4 种 SB S 改 性沥青进 行老化 , 并借助 红 外光谱 (P l q ,R ) 试 验 和 凝 胶 色 谱 渗 透 ( G P C ) 试验 , 分 析 了 SB S 改 性 沥 青 的 老 化 机 理 , 结 果
拟短 期 老 化 的 标 准 试 验 方 法 " R T FOT 试 验 在
年 限 , 并且在 大气作用 下 发生 了不 同程度 的老
化 , 马 上 面临 着大 修 和改 建 " 因 此 , 笔 者 在 阅读 大 量 的 国 内外 文 献 的基 础 上 , 总 结 了 SB S 改 性
沥青 在 不 同 的 老 化 条 件 下 各 方 面性 能 发 生 的 变
沥 青 的热 老 化 是最 早 引起 国 内外 研 究者 的重 视 , 也 是 目前 研 究 沥 青 老 化 比较 成 熟 的 一 个 领 域 " 目前对 于 沥 青 老化 的模 拟 , 国际 上 主要 采 用
沥青 以其优异的性能 , 在世界范围内得到广泛 的 应 用 , 其 在 上 面层 的使 用 率 约 为 8 0 % , 而中面
物 (碳 基 和 梭 基 ) 的 含 量 增 加 " M otoyu ld Su ga-
表 明 : S B S 改性 沥 青 的 老化 是 由基 质 沥 青 的氧 化
硬化 和 SBS 老 化 降 解 共 同作 用 的 结 果 " 从 艳
丽1 .]采 用 T F o T 和 P A v , 考 察 了稳 定 剂 和 胶 粉 对
变化趋 势基本相 同 , 均表现为饱 和分含量变化很 小 , 芳香 分含 量 显著 降低 , 沥青 质 含量 显 著增
大 , 而两 种 沥 青 的胶 质 含 量 变化 有 明 显 的差 异 " 涂 娟 等 [4]在 试 验 中得 出 同 样 的 结 论 , 见 表 1 " 何燕 ! 周 维 1 0一 01等 将 s B s 改 性 沥 青 在 高 温 ! 光
1. 1 热 老化 作 用 下 的研 究
的嵌 段 共 聚 物 , S B S 之 所 以 能 够 很
好的改善沥青 的高低温性能 , 主要是 由于其 中的
S 段 由聚苯 ( 撑 ) 组 成 , 这 种 大 共扼 体 系 中 二电 子 云没 有 轴 对 称性 , 不 能 内旋 转 , 所 以分 子链 的
层 的使wk.baidu.com用 率 也 占了 3 0 % 左 右 "但是 随着道 路使 用 , 很 多改 性 沥青 混凝 土 道 路 已经 达 到 了其 使 用
薄膜烘箱试验 ! 旋转薄膜烘箱试验 (T F OT ! R T FO T ) 和压 力 老 化 试验 ( P A v ) 分 别 模 拟 短 期 老 化 和长 期 老 化 " 19 6 9 年 ST M 将 T F O T 确 立 为 模
关键词 : SBS 光老化 热老化 水老化 再生
SB S 是 指 由苯 乙烯 ( S ) 苯 乙烯 ( S )
一丁 二 烯 ( B ) -
生性质 ! 结构 变化 , 导致 路用性能劣 化 的过 程 "
因此 , 很 多研 究 都 是从 导 致 沥青 老 化 的几 个 因素 ( 光 ! 热 ! 水 ) 出发 , 在 实 验 室 通 过 模 拟 自然 条 件 来 研究 沥 青 的老化 过 程 , 其 中研究 最 多 的 是 沥 青 的热 老化 , 紫 外 光老 化 后来 也 得 到很 多研 究 者 的重 视 , 水 老 化 研 究 的相 当少 些 "
n" [ 42 等 在研 究 中 同样 得 出这 个结 论 , 同时 发现 沥 青中的轻组 分 (芳 香分 ) 促 进 SBS 的降解 , 而
SB S 改性沥青老化 规律 的影 响 , 利用钻 温 曲线 ! 红 外光谱和荧光显微镜分别研究 了沥青老化后 的
温度 敏 感 性 和 显 微 性 质 的 变 化 " 原 健 安 E.J 以胜 利 10 0 号沥青 为例 , 按 重均 分子 量 M 将 沥青组 分 划 分 为 三 个 部 分 : M < 4 0 0 , M = 4 00 0 一1 0
化 ! 聚 合 , 乃 至 沥青 内部结 构 发 生 变 化 , 同时 发
基 金项 目: 国家 自然 基金 (E 0 80 7 0 3 )
石
油
沥
青
20 13 年第 27 卷
响 " 结 果表 明 : 老 化 后 大 分 子物 质 和 强极 性化 合
长 期 老化 , 提 出 虽然 沥 青 混合 料 的老 化 只发 生在 表 面 , 但 紫 外光 老化 是 沥青 混 合 料 老 化 的主要 原 因 "王吉 生 ! 王旭 东 1 川 采用 正 交 试 验 的 方法 , 系 统 地研 究 了沥 青光 老 化 过 程 中光 和 热两 个 因 素
成 的有 机 高分 子 材 料 " 沥 青 材 料受 到 紫外 线辐 射 后 , 它 的 C 一H , C 一C , C = C 键 断 裂 , 生 成 了 自 由 基 R + , R 十与 O : 反 应 , 生 成 R O O + "
140 e 开 始 快 速 增 加 " 因 此 , 胜 利 10 0
一1 2 0 e 时 小 分 子 组 分 开 始 挥 发 , 从 14 0 e 开 始 , 小分子之间发生聚合反应 , 导致大分子分子
量 增 加 , 沥青 质 含 量增 加 "
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化 对 比试 验 , 研究 发 现不 管 是基 质 沥青 还 是 改 性 沥青 , 紫 外 光 老 化 过 程 中 的 碳 基 官 能 团 吸 收 峰 (1 70 4 c m 一 . ) 强 度 变 化 比亚 矾 基 官 能 团 的 吸 收 峰 ( 1 0 咒 cm 一 . ) 的明显 " 图 2 为碳 基 及 亚 矾 吸
9 5 1 9 年首 次 由加 利 福 尼 亚 公 路 分 局 提 出 , 1 9 7 0 年 , A ST M 将 R T FO T 作 为标 准 试 验 方 法 " x iaohu Lu [.]等通 过 红 外 光 谱 研究 发 现 , s Bs 虽然 不 能 阻 止 沥 青 老 化 过 程 中碳 基 的 生 成 , 但
氧作用下进行了对 比性试验 , 结 果发现 : SBS 改 性沥青在老化后 出现 了梭基 和亚枫基 , 其软化点 增加 , 针人度减小 , 低温延度降低 , 缩短了路 面 使用性能 "
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收峰强度与紫外线 老化 时间的关 系 曲线 " 由图 2 可见 , 克拉玛依 9 0 号沥青在 紫外 光老化过 程 中 碳基和亚枫基 的变化 出现先增加后 减小 的趋 势 ,
c r o i zo 1 t .]等用凝胶过滤层析研究 了不 同结构 和分 子量 的 S B S 热 分 解 对 改 性 沥 青 物 理 和 流 变 性 能
的影响 , 来评 价 改 性 剂 分解 对 改性 沥青 的性 能 影
收稿 日期 : 20 13 一 0 3 一29 " 作 者简介 : 曹青 霞 , 女 , 1988 年出 生 , 甘 肃陇 西人 , 硕 士
而对 于 SB S 改 性 沥青 从 开 始 老化 至 24 0 亚 矾 基 的变 化 比较 小 , 继 续 老 化 至 72 0 h 碳基和 h 变化 比
十 KI J M 90 号1704/ 146 1 * SBS 改 性 1704/1461 1
1 10 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 1 70
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柔顺 性 非 常 好 , 在低 温下 具 有一 定 的弹 性 和流 动 性 , 因此 可 以改善 沥青 的低 温 抗 裂 性 " S B S 改 性
20 13 年 8 月
石 油 沥 青
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第2 7 卷第 4 期
#综 述 #
SB S 改 性 沥 青 老 化 研 究 现 状 综 述
曹青 霞 , 何兆益 , 李庆 ,
(1. 重 庆交通 大学 , 重 庆 如加 74 ; 2 中铁二 十局集 团第 六工 程有 限公 司 , 西安 1 0 1 7 6 )
0 0 , M > 10 000 (或 M > 30 0 0 ) , 研 究温 度变
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基 础 上 提 出一些 开 发 改性 沥 青 再 生剂 的观 点 " 1 老 化 S B S 改性 沥青 的研 究 沥青的老化是 指沥青 从 炼油 厂被 炼制 出来
摘 要 : 基 于 国 内外部分 关于 SB S 改性 沥青老化研 究报 道 , 分 别从 热老 化 ! 紫外 光老 化 ! 水老 化的 角度 分析 了 S B S 改性 沥青的老化 行 为 " 通过 常用的宏观 指标 ( 常规指 标 ! SH R P 指 标 ) 和微 观指标 (红 外光 谱 ! 凝胶 色谱 图 ) 分析 表 明 : S B S 改性 沥 青在 热 氧 ! 紫 外线 和水 的作 用 下, 均会导致基 质沥 青和 S B S 改性 沥青的老化 , 紫外线的老化作 用比热氧的 老化作 用 更加 明显 , 但 是对水 老化的研 究还 处在 起步 阶段 , 在今 后 的研 究 中要 引起足 够的重视 "
沥青质 能抑制 SBS 的降 解 " 应荣 华 ! 郑 健龙 1 .2
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试 , 以及 不 用 温 度下 的豁 度 ! 蠕变 劲 度 和 蠕 变变
1 10
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l 度/ e , i
温度/ e
图1
组分含 量一老 化温度关 系 曲线
1.2
紫 外 光 条 件 下 的老 化研 究 沥青 材 料 主要 是 由碳 ! 氢 ! 氧 ! 氮 等 元 素组
紫 外 光 老 化相 结 合 的方 法 模 拟 其在 使 用 过 程 中的
e mP K [ 98 等研究发现, 紫外光使沥青薄膜表层 5 0 1 协 m 发生硬化 "T i a [.0]对 沥 青 混合 料 热 氧 化 与
分 别对 光 老 化 过 程 的影 响 程 度 , 并 引人 贡 献率 指 标 将 各个 因素所 起 的作用 以量 化 的 的形式 进 行 表
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曹青 霞等 .SB S 改性 沥青老化 研究 现状综述
分子量在 lr o 一12 0
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号 在 11 0
青 藕合 老化 的 概 念 " 陈 华 鑫 等 1 /2 采用 R T FOT 和 PA v 对 4 种 SB S 改 性沥青进 行老化 , 并借助 红 外光谱 (P l q ,R ) 试 验 和 凝 胶 色 谱 渗 透 ( G P C ) 试验 , 分 析 了 SB S 改 性 沥 青 的 老 化 机 理 , 结 果
拟短 期 老 化 的 标 准 试 验 方 法 " R T FOT 试 验 在
年 限 , 并且在 大气作用 下 发生 了不 同程度 的老
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沥青 在 不 同 的 老 化 条 件 下 各 方 面性 能 发 生 的 变
沥 青 的热 老 化 是最 早 引起 国 内外 研 究者 的重 视 , 也 是 目前 研 究 沥 青 老 化 比较 成 熟 的 一 个 领 域 " 目前对 于 沥 青 老化 的模 拟 , 国际 上 主要 采 用
沥青 以其优异的性能 , 在世界范围内得到广泛 的 应 用 , 其 在 上 面层 的使 用 率 约 为 8 0 % , 而中面
物 (碳 基 和 梭 基 ) 的 含 量 增 加 " M otoyu ld Su ga-
表 明 : S B S 改性 沥 青 的 老化 是 由基 质 沥 青 的氧 化
硬化 和 SBS 老 化 降 解 共 同作 用 的 结 果 " 从 艳
丽1 .]采 用 T F o T 和 P A v , 考 察 了稳 定 剂 和 胶 粉 对
变化趋 势基本相 同 , 均表现为饱 和分含量变化很 小 , 芳香 分含 量 显著 降低 , 沥青 质 含量 显 著增
大 , 而两 种 沥 青 的胶 质 含 量 变化 有 明 显 的差 异 " 涂 娟 等 [4]在 试 验 中得 出 同 样 的 结 论 , 见 表 1 " 何燕 ! 周 维 1 0一 01等 将 s B s 改 性 沥 青 在 高 温 ! 光
1. 1 热 老化 作 用 下 的研 究
的嵌 段 共 聚 物 , S B S 之 所 以 能 够 很
好的改善沥青 的高低温性能 , 主要是 由于其 中的
S 段 由聚苯 ( 撑 ) 组 成 , 这 种 大 共扼 体 系 中 二电 子 云没 有 轴 对 称性 , 不 能 内旋 转 , 所 以分 子链 的
层 的使wk.baidu.com用 率 也 占了 3 0 % 左 右 "但是 随着道 路使 用 , 很 多改 性 沥青 混凝 土 道 路 已经 达 到 了其 使 用
薄膜烘箱试验 ! 旋转薄膜烘箱试验 (T F OT ! R T FO T ) 和压 力 老 化 试验 ( P A v ) 分 别 模 拟 短 期 老 化 和长 期 老 化 " 19 6 9 年 ST M 将 T F O T 确 立 为 模
关键词 : SBS 光老化 热老化 水老化 再生
SB S 是 指 由苯 乙烯 ( S ) 苯 乙烯 ( S )
一丁 二 烯 ( B ) -
生性质 ! 结构 变化 , 导致 路用性能劣 化 的过 程 "
因此 , 很 多研 究 都 是从 导 致 沥青 老 化 的几 个 因素 ( 光 ! 热 ! 水 ) 出发 , 在 实 验 室 通 过 模 拟 自然 条 件 来 研究 沥 青 的老化 过 程 , 其 中研究 最 多 的 是 沥 青 的热 老化 , 紫 外 光老 化 后来 也 得 到很 多研 究 者 的重 视 , 水 老 化 研 究 的相 当少 些 "
n" [ 42 等 在研 究 中 同样 得 出这 个结 论 , 同时 发现 沥 青中的轻组 分 (芳 香分 ) 促 进 SBS 的降解 , 而
SB S 改性沥青老化 规律 的影 响 , 利用钻 温 曲线 ! 红 外光谱和荧光显微镜分别研究 了沥青老化后 的
温度 敏 感 性 和 显 微 性 质 的 变 化 " 原 健 安 E.J 以胜 利 10 0 号沥青 为例 , 按 重均 分子 量 M 将 沥青组 分 划 分 为 三 个 部 分 : M < 4 0 0 , M = 4 00 0 一1 0