SBS改性沥青针入度指数影响因素探析

注：Ｓ Ｓ加入量为 ４ ５ ，稳定剂加入量 为０ ２ ％。 Ｂ ．％ ．５
由表 ２中数 据可 以看 出 ：经 Ｓ Ｓ改性后 ，沥 Ｂ
是非 常重要 的 。
２ ２ 加 工温 度 ．
青 的针入 度明显 降低 ，软化 点、粘 度、
值、
低温延度显著升高 ，沥青的高温性能 、低温性能 及感温性能均得到明显改 善 ，但 Ｓ Ｓ的种类不 Ｂ 同，对沥青性能的改善程度也不同，其 中改性沥 青的软化点最高为 ７． ＝ ７８ｃ ，最低为 ６ ． 【 ４０℃，相 差了近 ｌ ４℃ ；改性沥青 的 值最大 为 一 ． 、 Ｏ５
技术指标要求 ，可以从提 高 Ｓ Ｓ Ｂ 掺入量来得 到
解决 ，但 高掺 入量也 意味着 生产成 本 的增 加 。
ｓ ｓＪ入 最，％ Ｂ） ｔ ｌ
ＳＳ Ｂ 改性沥青 的要求 （ ≥一 ． ） ０４ 。这说明增容 剂Ｂ 对 的改善作用明显好 于增容剂 Ａ，而且 随增容剂量的增 加， 值逐渐提高，但提高的
图２ ＳＳ Ｂ 加入量与 关系曲线
由此 可 见 ，在 Ｓ Ｓ掺 人 量 为 ３ ０ 一６ Ｏ Ｂ ．％ ．％
的变 化。本 研究从 Ｓ Ｓ改 性剂 型 号 、加工 温 度 、 Ｂ 基 质 沥青 、添 加 剂 等 方 面 探 讨 了对 Ｓ Ｓ改 性 沥 Ｂ
沥青材料的感温性是决定沥青使用时的工作性以
及 应用 于路 面 中的服务 性 的重要 指标 ，更确 切地 说 ，沥青路 面 的抗 车辙 能力 、抗 低温 开裂 能力 和
青的加工温 度一般不超过 ２０℃。表 ３列 出了 ０
Ｄ、Ｃ两种改 性剂 在 相 同 的剪 切速 率 和 时 间 、不 同的剪切 温度条 件下改 性 ２号基 质 沥青 的试验结
果。
性剂的种类对改性沥青的针入度指数会产生较大
的影响 ，选 择 出与基质 沥青配伍 性 良好 的改 性剂
表 ３ 不同剪切温度的改性沥青试验结果
使微区溶胀，降低聚苯 乙烯链段间的作用力 ， 从 而促使 Ｓ Ｓ在沥青 中溶胀程度增大 ，在沥青 中 Ｂ
分散更 均匀 。本 研究 以 ２号 沥青 、４号 沥青 为
值显著提高 ，当 Ｓ Ｓ Ｂ 掺人量增加至 ５５ ． ％时，
改性沥 青 的 值仅能 达到 Ｉ —Ｃ级改性 沥 青 的技
基质沥青 ，以 Ｄ为 改性剂 ，加 入两 种增 容剂 ， 在相同的加工条件下制备改性沥青 ，试验结果见
注 ：Ｓ Ｓ加入 量为 ４５ ，稳定剂加入量为 ０ ２ ％。 Ｂ ．％ ．５
第６ 期
汪太龙 等 ． Ｂ 改性沥青针入度指数影 响因素探析 ＳＳ
５ ７
由表 ３数 据 可 以看 出 ：随 着 加 工 温 度 的 升
沥青改性是一个物理共混过程，与沥青具有 良好相容性的大分子聚合物加入到沥青中后，通 过溶胀与吸附可使沥青的组分构成发生一定的变 化 。沥青 是石油 中组成最复杂 的组分 ，一般 Ｊ 最常用的方法是将 沥青分为饱 和分 （ ） Ｓ 、芳香 分 （ Ｒ 、胶质 （ ）和沥青质 四种组分。大量 Ａ ） Ｒ 研究结果表明，Ｓ Ｓ和沥青质的相容性差 ，与芳 Ｂ 香分、胶质 的相容性好。以 Ｄ为改性剂 ，采用 相同的加工条件对不 同原料生产的不同牌号沥青
摘要 ：针 入度指数是评 价沥青感温性 能的指标 ，Ｓ Ｓ改性沥青的生产原料 、加 工工艺条 Ｂ 件对针入度指数的影响有较大差别 ，其 中改性剂、基质沥青和增容剂对针入度指数的影响较
大，因此研究不 同因素对 Ｓ Ｓ Ｂ 改性 沥青针入度指 数的影 响 ，可 为 ＳＳ改性沥青 感温性 能的 Ｂ 改善提供一定 的参考 。
高 ，但其提高幅度逐渐降低。对于 ６号基质沥青
来说 ，Ｓ Ｓ加 人量 达到 ３５ 时 ，改性 沥青 的 Ｂ ．％
值出现跃变，达到了 Ｉ Ｂ级改性沥青的技术要 —
求 （ ， 一０ ８ ，继 续 加 大 Ｓ Ｓ的 掺 人 量 ，改 Ｐ≥ ．） Ｂ 性沥青 Ｐ 值 的 变化 逐 渐趋 于 平 缓 ；对 于 ２号 基 ， 质 沥青来 说 ，Ｓ Ｓ量 达到 ４５ 时 ，改 性 沥青 的 Ｂ ．％
表 ６ 。
术要求 （ ， 一 ． ）的最小值 （ Ｐ ≥ ０４ 参见图 ２ 。 ）
由表 ６中的数据可以看出：随着增容剂掺人
量 的增 加 ，改性 沥青 的针 人度 、低温延 度逐 渐增
大，软化点、粘度逐渐降低 ，改性沥青的低温性 能提高 ，但其高温性能明显下降。加入增容剂 Ａ 后，改性沥青 的 Ｐ 值变化不明显 ，但加入增容 ， 剂 Ｂ后 ，改 性沥青 的 值大 幅度增 大。加 入 ４ ％的增容剂 Ｂ后 ，改性沥青的 值由 一 ． ０６提 升至 一 ． ，完全达到并 高于交通部对 Ｉ ０１ —Ｃ级
幅度逐渐 减弱 。 因此 ，适 宜增容 剂的加入 ，虽 对 改 性沥青 的高 温性能 产生不 利影 响 ，但可 提高 改 性 沥青 的低温性 能 ，而且 可 以有 效的改善 改性 沥 青 的感 温性能 。
的范 围内 ，Ｓ Ｓ掺 入 量对 改 性 沥青 的 Ｐ 值 的影 Ｂ ， 响较大 ，但改性 沥 青 的 值 是 否能 达 到 相关 的
关键词 ：Ｓ Ｓ 改性 沥青 Ｂ 针入度指数 感温性能
沥青是一种典型的感温性材料 ，随着研究的
深入 ，人 们逐 渐 认 识 到 沥青 感 温 性 能 的重 要 性 。
为划分道路石油沥青质量等级的重要依据。随着 公路交通及其它相关基础建设事业的发展，对沥 青 的质量要求越来越高 ，近年来 ，Ｓ Ｓ Ｂ 改性沥青 以其优良的高温、低温性能及路用性能被广泛应 用于高等级道路、水利工程 、机场跑道、桥面铺 装等重要基础建设上。对于改性沥青而言，由于 改性剂及其它添加剂的掺人 ，引起了沥青组分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 重 新分 配 Ｊ ，沥青 的 感 温 性 也 会 出 现 不 同 程 度
大 ，改性 沥青 的高温性 能、低 温性 能均得 到提
量高的沥青 与 Ｓ Ｓ的相容性较好。但 受基质 沥 Ｂ 青来源所限 ，改性沥青生产企业经常会加人适宜
的增容性 物 质 来 增 加 Ｓ Ｓ与 沥 青 的相 容 性 。增 Ｂ 容剂能够 进人 Ｓ Ｓ的硬 嵌段 区 一聚苯 乙烯微 区 ， Ｂ
表 １ 基质沥青的主要性质
收稿 日期 ：２ １ Ｏ一 ９ ０ １—１ ０ 。
作者简介：汪太龙 ，男 ，高级工程师 ， 在中国石油辽河石化公司从事 重质油加工及 沥青研发工作 ，负责 多项省部级科研项 目 现 的研 究，发表学术论文多篇。
５ ６
石
油
沥
青
２１ ０ １年第 ２ ５卷
最小 为 一１０ ． ，相 差 了 ０ ５左 右 。因 此 ，Ｓ Ｓ改 ． Ｂ
ＳＳ改性沥青的加工温度—般为 １ ２０ｃ 【， Ｂ ５ ３ ＝Ｊ ０－ 【 Ｊ
较高的加 工温 度有利 于 Ｓ Ｓ在沥 青 中的分散 ， Ｂ
但温度过高不仅会加速沥青的老化 ，也会增加生
产成本 ，因此 ，在实 际生产过程 中 Ｓ Ｓ改性 沥 Ｂ
的影 响；ｄ 。 ｔ ， ｉ ｅ ２３ 基质 沥青 的影 响 ．
沥青的性质主要是 由生产原料 、生产工艺决
定 的。
表 ４ 不同基质沥青改性试验结果
注 ：Ｓ Ｓ加入量为 ４ ５ ，稳定剂加入量为 ０ ２ ％ 。 Ｂ ．％ ．５
表 ４中的数据显示 ，试验 所用基质沥青 的
存 在 着 较 大 的差 异 ，从 一２左 右 至 一０９左 ． 右 ，在相 同 的工艺条 件下 对基 质沥青 改性 后 ，沥
耐久性等主要技术指标均与沥青的感温性有 内在
联 系 ¨。
评 价沥 青 感 温性 的 指 标 主 要 有 针 入 度 指 数
（ ，、针人度粘度指数 （ Ｖ ） Ｐ） Ｐ Ｎ 、粘度 一 温度敏
感性 指 数 （ Ｔ ） Ｖ Ｓ 。其 中 ，针 人 度 指 数 是 评 价 沥
青感温性能应用较为广泛的指标 ，沥青的针入度 指数的值越大 ，表 明沥青对温度 的敏感性越小 ， 沥青 的感 温性能越好 。在交通 部行业 标准 ＪＧ Ｔ
表 Ｓ 不同 Ｓ Ｓ加入量的改性试验结果 Ｂ
注 ：稳定 剂的加入量为 ０ ２ ％。 ．５
５ ８
石
油
沥
青
２ １ 年第 ２ ０１ ５卷
由表 ５ 可以看出：随着 Ｓ Ｓ掺人量的增加 ， Ｂ
改性 沥 青 的软 化 点 、粘 度 明 显 增 大 ，延 度 略增
２５ 增 容剂 的影 响 ． 沥青 与 Ｓ Ｓ具 有 一 定 的相 容 性 ，芳 香 分 含 Ｂ
入烘 箱 中在 一温度 下发育 后 ，浇注试样 分析 。
青 ，但线型 Ｓ Ｓ比星型 Ｓ Ｓ Ｂ Ｂ 更容易加工。
本研究采用 的改性剂均为线型 Ｓ Ｓ Ｂ ，表 ２列
出 了在相 同工艺 条件 下 ，不同 Ｓ Ｓ改性 剂对 ２号 Ｂ 基质 沥青 的改性 试验结 果 。
表 ２ 不 同 Ｓ Ｓ改性 沥青的试验结果 Ｂ
结果。
青的 值提高 了 Ｏ５— １２ 右 ，提高的幅度 ． ．左 明显不同，而且 高的基质沥青改性后 ，其 值不一定就好 ，参 见 图 １ 。因此 ，基 质 沥青 对 ＳＳ Ｂ 改性沥青 的影响较 大，要生产感 温性 能
良好 的改性 沥青 ，选 择适 宜 的基 质沥 青是 非常重
要 的。
２ ４ Ｓ Ｓ掺 入量 ． Ｂ
在改性沥 青 的生 产 中，Ｓ Ｓ的掺量 一般 为 Ｂ
３ 一 ％ 。表 ５列 出 了在相 同 的工 艺条 件下 ，不 ％ ６ 同量 的 Ｄ改 性剂 改性 ６号 沥青 、２号 沥 青 的试 验
恭质沥什
图 １ 基质沥青 值 与改性沥青 值的关 系曲线
２１年 ｌ ０ １ ２月
・
石 油 沥 青
ＰＴ Ｏ Ｅ ＭＡＰ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｓ Ｈ Ｌ
第２ ５卷第 ６期
标准与检测 ・
Ｓ Ｓ改 性 沥青 针 入 度 指 数 影 响 因素探 析 Ｂ
汪太龙 ，雷霞 ，张新兵
［． １ 中国石油辽河石化公 司 ， 锦 盘 １ ０２ ．中国石油大学 （ ２ ２ ；２ ４ 北京） 北 京 ， １ ２０ ０ ０］ ２
进 行改性 试验 。 试验 结果 见表 ４ 。
高，改性沥青的软化点 、粘度明显下降 ，延度及 针人度略增 大， 值 的变化不 十分明显。由于 针人度指数是根据不 同温度下测试的针入度和相 应的温度值得到 的一种计算 值 ，在考虑 试验 】 误差 因素 的影 响情 况 下 ，可 以认 为在 １０— ６ １０℃加工温度范围内，加工温度对改性沥青的 ９
青针人度指数 的影响，为提高改性沥青 的感温性 能提供一定的参考。
１ 试 验部分 １ １ 原 材料 与仪器 ．
Ｆ０ ２０ 公路沥青 路面施工 技术规范》 中， ４ － ０ ４《
对不同种类、不同级别 的聚合物改性沥青的针人 度指数作出了明确要求 ，并且还将针人度指数作
基 质沥青 ：由不 同原 油生 产 的沥青 ，主要 性 质 见表 ｌ 。
关。
沥青及改性沥青性质依 照 《 公路工程 沥青 及沥青混合料试验规程》进行分析测试。
１３ 改性 沥青 的制 备 ．
Ｓ Ｓ分为线 型 和星 型 两 种 结 构 ，一 般 来 讲 ， Ｂ 星型 Ｓ Ｓ改 性 沥 青 的性 能 优 于线 型 Ｓ Ｓ改 性 沥 Ｂ Ｂ
基质沥青加热至一定温度 ，边 搅拌边加入 Ｓ Ｓ和添加剂，在一定转速和温度下对 Ｓ Ｓ Ｂ Ｂ 进行 剪切，待 Ｓ Ｓ在沥青 中分散均匀后 ，将试样放 Ｂ
线型 Ｓ Ｓ改性剂 ：Ａ、Ｂ、Ｃ Ｂ 、Ｄ、Ｅ 。
稳定剂 ：Ｒ 。 Ｈ１
２ 结果 与讨论 ２ １ 改性 剂的 影响 ．
增容剂 ：增容剂 ｘ 、增容剂 Ｙ 。 高速剪切机 ： — ０ ｍｎ ０ ６ ０ｒ ｉ。 ０ ／
１ ２ 分析测试 方法 ．
ＳＳ Ｂ 是苯乙烯 一 丁二烯 一 苯乙烯嵌段式聚合 物 ，多为白色或微黄色多孔性粒状物 ，Ｓ Ｓ对沥 Ｂ 青 的改 性 效 果 与 Ｓ Ｓ的 型 号 及 性 能 密 切 相 Ｂ