探讨SBS改性沥青质量控制技术分析

梁德洪

摘要：SBS改性沥青是我国高速公路沥青路面最重要的改性形式，文章对比讨论了SBS改性剂种类、SBS改性剂结构以及原材料老化对SBS改性沥青性能的影响，并分析了进口沥青组分多年变化情况，说明了控制加工改性沥青原材料质量对确保改性沥青质量至关重要。

关键词：SBS改性沥青；改性沥青性能；影响分析

引言：

东莞某高速公路是国家重点规划建设的“五纵七横”国道主干线中珠三角至高速公路的一段。全长93.218km,路面为沥青混凝土结构。路面面层沥青混合料配合比设计为上面层采用AC—13结构,中面层采用AC—20结构,下面层采用AC—25结构。其中下面层采用的是70号A级道路石油沥青,中面层和上面层均采用sbs改性沥青。本文结合工程中的施工对sbs改性沥青的生产原理和质量控制进行探讨。

一、sbs改性沥青的改性原理

1.1改性沥青和改性剂的概念改性沥青是指基质沥青掺加橡胶树脂高分子聚合物,天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺制成的沥青结合物,从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善。sbs改性沥青是在基质沥青中掺加少量的sbs热塑性橡胶,通过一定的工艺加工而成。改性剂是指在沥青或者沥青混合料中加入天然的或人工的有机或无机材料,可熔融、分散在沥青中,改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或覆盖在集料表面上)的材料。在基质沥青中加入各种改性剂的目的是为了提高沥青的性能,改善沥青的使用性能,譬如温度敏感性、弹性、抗老化性、抗疲劳性等。沥青改性剂种类较多,用于道路改性的改性剂聚合物一般分为橡胶类、树脂类、热塑性橡胶类3种。本文主要讨论的就是热塑性橡胶类中的sbs。

1.2sbs的定义与结构sbs是苯乙烯—丁二烯—苯嵌段式聚合物,外观呈白色爆米花状,质轻多孔,在低于聚苯乙烯组分玻璃化转变温度时是强韧的高弹性材料,而在较高温度下,又成为接近线性聚合物的流体状态。它既具有橡胶的弹性性质,又有树脂的热塑性性质,因而具有弹性好、抗拉强度高、低温变形性能好等优点,可提高沥青的高温稳定性和低温抗裂性。

1.3sbs是国外应用最为广泛的一种改性剂,sbs所以能被广泛地运用于改性沥青与它独特的结构有关;在sbs的嵌段共聚物中,由于聚苯乙烯与聚丁二烯在常温是的不相容性,而共聚物中分子链之间的聚苯乙烯内聚能密度圈较大,故其两端首先分别与另外的聚苯乙烯聚集在一起,形成许多约束成分的物理交联区域,但又因起嵌段是柔性的聚丁二烯链段,这样就形成了网状结构。

sbs的命名用四位数字,第一位表1示线性,4表示星性;第二位表示S对B的比例,3为30∶70。4为40∶60;第三位表示是否充油,0为非充油,1为充油;第四位表示相对分子质量大小,1为不大于10万,2为14万～26万,3为23万～28万。在本工程中,改性沥青生产厂家使用的是岳阳石化巴陵牌sbs,sbs1301-1和sbs4303。根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异,sbs分线形结构和星形结构两种。

由sbs结构的特殊性可知,sbs改性沥青的分散性和稳定性,在很大程度上将取决于苯乙烯在沥青中的分散及稳定状况。如果苯乙烯嵌段在沥青分散得比较均匀,且比较稳定的话,那么改性效果就会显著。

二、sbs改性沥青的质量控制

1.1sbs改性沥青质量的“过程控制”与“动态质量管理”近年来,各国对沥青面层施工质量的“过程控制”及“动态质量管理”十分重视,它是在连续的生产线上及时发现不合格的工序和单元,防止它流入下一个工序和单元,这样可以保证最后的产品是合格的,这种理念对于改性沥青这样大宗材料的生产、运输中的质量保证尤为重要。试想施工一开始,由于材料的差异性,材料质量如果不能做到在线控制。按规范做就是在施工过程中按频率取样、试验。而改性沥青的检验周期比较长,沥青混合料的抽提或马歇尔试验的操作也要一定的时间。有些试验数据指标是在“事后”2～3d以后才得出,而工程已向前推进了一大截。这时再因为检验不合格而责令返工,就造成了工程上的浪费,返工难度较大和施工进度的延后。这样对承包商生产路面产品造成了极大的风险。因此对于sbs改性沥青这样大宗材料的质量控制,一定要高度重视“过程控制”,尽量保证用于生产的就是合格的。同时加强生产工艺过程中的“动态质量管理”,一旦有可能出现质量不稳定因素时时修正。来严格保证sbs改性沥青的质量。具体采取的措施有:

1.1sbs改性沥青的生产商在大规模生产前要做好充分的准备工作,技术人员做好改性沥青的生产配合比试配,充分考虑选用的基质沥青与改性剂的配伍确定好对改性沥青质量比较敏感的sbs改性剂的掺量。选择好适合的稳定剂与掺量,并做好性沥青的全套技术检验,找出它们之间的相互关系,使以后在日常检验中快速判定改性沥青是否合格。

1.2在改性沥青生产工艺中研磨是否充分是影响改性沥青质量的关键。对sbs研磨时间不应少于30min,研磨遍数与现场研磨机台数有关。胶体磨是整个改性设备的核心,它应能在高温、高压下长时间高速旋转,同时还应能控制物料的均混粒度以及胶溶效果。因此,制造改性沥青的关键在于能将改性剂磨细,并使其均匀地分散于沥青胶体中。磨细分散后的改性沥青还需进入贮存罐中不停地搅拌,使之继续发育（对sbs一般需30min以上）,才能更好地保证改性沥青的均匀性。

1.3为更好地保证改性效果,生产过程中用荧光显微镜对改性剂的分布状态及细度进行检查,检查标准要求:sbs改性剂能以细小的形式均匀、稳定地分散于沥青中且形成网状结构,不结团或呈絮状。将这种微观性分析应用于改性沥青生产领域为改性沥青的在线质量控制提供了简便易行的检测方法。

1.4保证改性沥青运输中的快捷与速度,和适当的温度（135℃～165℃）,尽量减少中间环节。

2.2sbs改性沥青主要技术指标的试验检测任何路用产品和施工工序都必须经得起检测。为了防止改性沥青产品出现质量不稳定和判断承包人的施工质量好坏,试验检测是一个重要的质量控制手段。为有效控制好改性沥青质量,采用的是日常抽检和定期全套检测相结合的方法。

日常抽检参照《技术规范》施工过程中材料质量检查的项目与频率。定期全套检测参照《技术规范》聚合物改性沥青技术要求对sbs改性沥青进行控制。根据sbs改性沥青的高温、低温性能都好,且有良好的弹性恢复性能。对sbs改性沥青主要检测指标有针入度、软化点、5℃低温延度、弹性恢复。对于常规指标针入度、延度、软化点。改性后其变化值越大,说明其改性效果越好。对施工单位来说其指标的测定方法相对简单,容易接受,所以是目前生产上最常用的方法。另外针入度和软化点的关系、不同温度下的针入度可以作为感温性能的基础数据,采用这些常规试验结果,来说明改性沥青的改性效果的好坏。弹性恢复指标反应改性沥青的抗变形能力。离析试验主要是针对成品改性沥青,反应改性沥青的储存稳定性、均匀性,并可评价改性剂与基质沥青的相容性。现场制作的改性沥青对离析试验不作要求,但必须在制作后保持不间断的搅拌或泵送循环,保证使用前没有明显的离析。显微镜观察法常作为改性沥青研究过程中观察改性沥青体系相容性好坏的手段,也作为生产过程中改性沥青搅拌或剪切终点的控制手段。135℃运动粘度常用于作为沥青混合料拌和和碾压温度的参考。

结束语

sbs改性沥青作为一种新型的路用材料,其性能与普通沥青已经有很大的差异。因此对于sbs改性沥青的质量控制,一定要保证生产工艺的现场监测,并配合好施工过程中的试验检测,做好切实可行的"过程控制"方法,来保证sbs改性沥青的生产质量。

参考文献:

［1］张榆.sbs改性沥青掺量测试及加工质量评价.2012.8

［2］覃德伟.sbs改性沥青在广西壮族自治区高等级公路上的应用研究.20013.7

［3］李炜．sbs改性沥青使用现状及对策．道路工程，201..12

［4］马士让．sbs改性沥青质量控制技术研究．2011.06

［5］荣慧．sbs改性沥青质量评价方法研究.2011.05

［6］黄东.sbs改性沥青的混合原理与过程．同济大学学报2016.12

［7］李光.陕西常用沥青老化组分变化规律及其影响．石油沥青2012.02