SBS改性沥青的性能与应用

1SBS改性沥青的性能与应用摘要：我国高速公路建设自改革开放以来，经历了从无到有，从起步到建设成高速公路网的翻天覆地变化。与此同时，传统的普通沥青已经很难适应现代对公路的高标准要求，而改性沥青的研制与应用则较好地解决了这一问题。本文主要通过介绍SBS改性沥青在高温、低温条件下的抗车辙、抗裂性能，与水稳定性，抗滑能力等内容，比较得出其对于传统沥青在工程、经济、社会各方面的优越性，探究了加强对SBS改性沥青的学习，开展对SBS改性沥青深入的研究与推广其广泛应用的长远意义。关键词：SBS改性沥青；改性沥青性能；改性沥青应用；沥青施工；工程效益；应用前景1前言随着交通流量的增长、车载质量的增加以及高温和低温的作用，为适应道路路面的使用性能的要求，保证路面良好的使用状态，延长路面的使用寿命，就必须探寻更高性能的路面材料。SBS改性沥青混凝土具有很好的高温抗车辙能力，低温抗裂能力，改善了沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑能力，增强了路面的承载能力，提高了沥青的抗氧化能力，是比较优良的路面材料。自上世纪40年代以来，国内外学者对各类改性沥青的性能进行了大量的研究工作，改性沥青技术得到了越来越多的重视。现有研究结果表明，与其他改性沥青相比，SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)改性沥青的综合性能[1]更为突出，SBS改性沥青必将在未来很长的一段时间内得到更深入的研究和更广泛的应用。2SBS改性沥青简介SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。在良好的设计配合比和施工条件下，用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能，具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力，并极大地改善沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑性能。2SBS改性乳化沥青是以基质110#沥青[2]为基料，以SBS复合粘接剂为改性材料，而后添加乳化剂，在一定工艺流程下，经过掺配、混溶，制备成具有某种特性的改性沥青混合乳液。SBS改性乳化沥青因其良好的粘接性能、抗变形能力和温度稳定性在应用于道路沥青层间处理时取得良好的效果。以SBS改性乳化沥青代替普通沥青作透层、粘层，其防水、粘结、抗剪能力等方面都优于普通沥青，能有效地减少路面损坏，提高路面使用寿命。3SBS改性沥青研究现状3.1改性沥青研究发展历程随着道路交通量越来越大，车辆轴载越来越重，对沥青的要求就越来越高，为了提高沥青的性能，我们给沥青中加入各种性能优良，价格适中的改性剂即形成了改性沥青。近50年改性沥青的发展大致经历了四个阶段：（1）1950-1960年，直接在沥青中掺入橡胶粉或胶乳，拌合搅匀使用；（2）1960-1970年，把丁苯合成橡胶以乳胶的形式按比例现场掺配使用；（3）1971-1988年，除了合成橡胶继续应用外，热塑性树脂得到了广泛的应用；（4）1988年至今，SBS逐渐成为主导改性材料。3.2沥青改性剂的类型沥青改性剂种类较多，但是不同的改性剂都有其固有的特点，通过研究和应用[3]，改性剂的使用品种和数量也在不断的变化。目前，国内外使用取得成牧并形成规模的主是要是各种聚合物，其他各类应用不多。用于道路改性的聚合物一般分为以下三类：橡胶类、树脂类和热塑性豫胶类。SBS属于热塑性橡胶类中应用最多的—种，SBS质轻多孔，既具有橡胶的弹性性质，又有树指的热塑性性质，因而兼有橡胶和树脂的特性，SBS改性沥青占据了聚合物改性沥青的65％以上。根据苯乙烯和丁二烯所含比例不同和分子结构差异，SBS分为线型结构和星型结构。SBS(星型)的改性效果最好，但在加工性能方面，线形要比星型加工容易得多。SBS的改性效果除了与SBS的结构相关外，还与SBS的分子量相关，分子量越大，改性效果越明显，但加工稍显困难。3.3SBS改性沥青的各项性能3.3.1SBS改性剂对沥青力学性能影响3SBS橡胶的主要力学性能是黏性和韧性、蠕变性和回弹性。SBS橡胶沥青的黏韧性或韧性都有很大的改善，说明SBS橡胶沥青具有更好的抗冲击破坏能力和黏结力。并且随着SBS橡胶掺量的增加，沥青的回弹性大大提高，经试验，SBS的掺量在1%-6%时回弹性增长幅度较大，掺量大于6%以后，回弹性增长趋于平缓。经试验，低粘度沥青比高粘度沥青制成的改性沥青弹性要好。3.3.2SBS改性剂对沥青低温性能的影响SBS改性沥青的低温性能主要包括低温延伸度、当量脆化点、玻璃化温度。SBS沥青的低温延伸度随着SBS掺量的增大而增大，在3%-5%之间时，增加幅度最大，而超过5%以后增长较为缓慢。随SBS掺量的增加，SBS改性沥青的脆化温度和玻璃化温度都大大降低，说明SBS改性沥青的低温性能大大提高。3.3.3SBS改性沥青感温性能温度对沥青材料的影响至关重要，如果改性沥青混合料能承受温度变化的范围越宽，它就能承受夏季酷暑和冬季严寒，既不会高温软化发生永久变形，又不会在冬天发生开裂。，在SBS改性沥青的基础上，通过对不同辅助改性剂的复合使用进行辅助改性后，其改性沥青的延度和针入度大部分得到升高，提高了改性沥青在低温下的抗龟裂能力。改性沥青感温性能是以三种不同温度(15℃、25℃、30℃)之针入度，求取针入度指数(PI)来表示，PI值越低，温感性越高。一般的非改性沥青的PI值基本上不超过一0．8。而改性沥青要求的针入度指数PI应在—0．2以上，改性沥青实际测定PI值均大于一0．2以上，说明改性沥青感温性能得到进一步改善。3.3.4改性沥青的弹性恢复性能对于普通沥青来说，当沥青拉伸一定距离剪断后的恢复能力一般均很小，即拉伸长度无法恢复原状。而对于改性沥青，其弹性恢复能力关系到沥青路面受外力作用后变形是否恢复(或接近)原状，是否有效地抵抗外力的作用。当改性沥青弹性恢复均达到92％以上，远超过我国JTJ036—98规定的技术指标要求[5]，基质沥青掺加SBS改性剂后，弹性恢复性能达到了最好效果。4SBS改性沥青的施工问题[3]SBS沥青是一种弹性塑胶类改性沥青，与AH-70基质沥青相比，其粘度、软化点明显增加，因此决定了SBS沥青与普通沥青在运输储存与面层施工等方面4有不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果。4.1改性沥青运输要求SBS沥青出厂装车温度≥160℃，采用有保温设施的沥青专用车运输，运到现场应大于14℃，温度过低将无法卸车。4.2改性沥青储存要求SBS沥青应使用单独的储存罐，避免与其它沥青混合，降低改性沥青的性能；储存温度不宜超过150℃，若高于150℃长期储存(1周或更长时间)，会破坏SBS结构，导致性能下降；如果因雨季或其它原因，需长期储存(1个月之内)，应降致130℃以下，使用时建议采用加热盘管或导热油加热，并加于搅拌；SBS沥青在正常贮存条件下，保质期—般为30天。4.3改性沥青泵送要求当生产沥青混合料时需要将沥青泵送到混合料拌和楼中，由于改性沥青粘性较大，为了确保过滤网眼不被堵塞，建议使用网眼较大的过滤器(95mm以上)，同时加强沥青管线的保温措施。4.4施工温度要求根据改性沥青与基贡沥青的粘温曲线，SBS沥青比基质沥青的温度要提高15-20℃，及试验路的铺筑情况，建议出料温度185℃左右，前2车出料温度提高5℃，初压不低于165℃，碾压终了不低于120℃。4.5碾压要求初压：1台钢轮紧跟摊铺机碾压，复压：1台钢轮紧接着碾压2～3遍，胶轮1遍，终压：l台钢轮静压光面2遍。钢轮碾压时喷水量以保持钢轮湿润就行，不宜过大。坚持“紧跟慢压，高频低幅”的碾压八字方针，不少压漏压，力争在高温下碾压密实。SBS改性沥青混合料摊铺温度应控制在170℃~180℃，不得低于160℃。摊铺时应尽量连续不断施工，以减少摊铺机和压路机的停顿，应尽量减少横缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度，表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS改性沥青粘度较大，粘附力强，用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构[4]，胶轮易粘附混合料细颗粒，影响平整度，所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2m/min，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途5停顿。5SBS改性沥青的工程效益5.1经济效益[1]高速公路的建设成本除了初期投资之外，还应包括使用阶段的维修养护费用和营运费用在内，即通常所说的全过程成本经济效益。如果使用SBS改性沥青的费用能在防止早期破坏，减少维修养护，延长路面使用寿命方面得以回报，总的费用不仅不会增加，反而会有很大的节省。有研究[6]表明，SBS改性沥青的高温性能明显优于普通沥青，同时，SBS改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂以及疲劳性能都比普通沥青混合料有较大幅度的提高，从而减小了路面破损产生的概率，这样可以推迟路面维修周期。国外的研究资料表明，沥青路面使用改性沥青后，可以推迟路面维修周期至少3年以上，如果按照每千米高速公路每年的养护费用8万元计算，可以节省养护费用3240万元，因此，总造价会节省976万元．另外，即使路面进入维修期，改性沥青路面出现坑槽、龟裂等病害的概率也要低于普通沥青路面，维修养护工作量要比同期的普通沥青路面减少很多，这样也可以节省大量的资金。5.2社会效益[1]由于减少了路面破损养护维修的概率，路面维修所造成的社会影响相应会减小，同时降低了由于维修路面需要封路而造成交通事故的机会，大大提高了高速公路运营的安全性，社会效益不可估量。6SBS改性沥青的应用前景6.1SBS改性沥青的主要应用范围（1）新建高等级公路沥青路面的铺装；（2）道路养护维修，特别是道路大修中的应用；（3）特殊铺装，如复合式路面、桥面铺装、机场道面以及其他特殊地段；（4）特殊性路面，如排水性路面、沥青玛蹄脂碎石路面SMA等高性能使用路面；（5）其他特殊用途，如水泥混凝土路面填缝材料。小桥梁无缝伸缩处理技术、层面防水、大坝防水等；（6）生产建筑防水用沥青卷材；6（7）生产沥青防水胶。6.2SBS改性沥青的推广与发展随着SBS改性沥青在我国进一步推广，其必将在我国的道路建设中发挥重要作用。SBS改性沥青混凝土的配合比设计和生产施工尤其特殊性，成熟的施工工艺是必要的质量保证手段，总结SBS改性沥青施工技术与经验，有利于提高SBS改性沥青混凝土的使用效果，打造出优良的路面工程。我国改性沥青的研究与应用尚处于初级阶段。在改性沥青的研究中，已经取得许多宝贵的经验，在推广中也取得了许多重要的成果。不断降低科研和应用成本，获得最优的性能价格比，注意环保与节能及可持续发展，是改性沥青研究与广泛推广应用的基本要素。及时掌握信息，认真学习国外经验，促进资源共享，进行系统性的合作研究是加快改性沥青研究与广泛推广应用的有效途径。7结语随着SBS改性沥青试验研究的不断深入，生产工艺和设备的不断完善，改性沥青路面施工技术的不断总结，SBS改性沥青在高等级公路、城市干道和机场跑道等的应用，显著提高了路面的使用性能，延长了路面使用寿命，大大降低了养护费用，收到了良好的社会与经济效益。SBS已经成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，也成为我国今后道路沥青改性剂的发展方向。而作为本专业未来的接班人，我们大学生有责任在学好专业知识的前提下不断丰富自己的课外学习，了解最新的道路材料科研进展。学在当下，积极参与身边的科学研究活动，推动对像SBS改性沥青一样的新型道路工程材料的研究发展，最终必将造福全人类。正文字数：42967参考文献[1]王晓初，朱浮声，王奕鹏．SBS改性沥青路面经济效益和应用前景分析．沈阳大学学报．2004,16(6)[2]陈志刚，袁腾方，刘小平．改性沥青在道路工程中的应用．湖南交通科技．2012,38(4)[3]毛渝茸．关于SBS改性沥青的研究现况与应用前景．黑龙江科技信息．2010(2)[4]刘存柱．SBS改性沥青性能研究及其应用．辽宁省交通高等专科学校学报．2004,6(3)