1、SBS改性瀝青的制取極其老化試驗不同SBS摻量的改性瀝青老化前后性能分析瀝青混合料老化前后感溫性能研究紅外光譜法檢測SBS含量的可行性SBS含量的紅外光譜檢測方法基于FTIR的改性瀝青老化分析在我國已建成的高速公路路面中，90%以上是半剛性基層瀝青路面從2010年至2015年道路瀝青年均消費總量已達2000萬噸用量龐大，同時存在普遍的問題和病害瀝青的改性改性效果（SBS）瀝青常規檢測指標SBS含量檢測及抗老化性能熒光顯微分析法、凝膠滲透色譜法、熱重分析法和紅外光譜法等基于紅外光譜法檢測改性瀝青中SBS含量，分析瀝青老化特性制樣 實驗室制取SBS含量分別為2%、2%、3%、4%、5%及6%的SB

2、S改性瀝青老化試驗 瀝青RTOF、PAV老化試驗；瀝青混合料老化試驗性能指標試驗 三大指標、PG分級、布氏旋轉粘度試驗、高溫車轍、低溫小梁彎曲紅外光譜分析 檢測SBS含量，分析老化規律及老化程度基質瀝青基質瀝青 殼牌瀝青有限公司所生產的70#石油瀝青（后文簡稱殼牌）和江蘇寶利瀝青股份有限公司提供的70#石油瀝青（后文簡稱寶利）。SBSSBS改性劑改性劑 殼牌瀝青有限公司生產的YH-791-H型SBS改性劑集料、礦粉、穩定劑（集料、礦粉、穩定劑（ 硫磺）、瀝青溶劑（）、瀝青溶劑（ CS2 ） 傅里葉紅外光譜儀傅里葉紅外光譜儀高速剪切攪拌儀高速剪切攪拌儀旋轉薄膜烘箱旋轉薄膜烘箱動態剪切流變儀動態剪

3、切流變儀 SBS SBS改性劑加入基質瀝青后，改性劑加入基質瀝青后，SBSSBS聚合物端基（聚苯乙烯節點）在高溫環境聚合物端基（聚苯乙烯節點）在高溫環境下發生軟化，隨之具有一定的流動性；而聚合物中基（聚丁二烯鏈）則吸收或下發生軟化，隨之具有一定的流動性；而聚合物中基（聚丁二烯鏈）則吸收或膠結瀝青相中的油分，體積增大，成為一種類似海綿狀的彈性體。在瀝青與改膠結瀝青相中的油分，體積增大，成為一種類似海綿狀的彈性體。在瀝青與改性劑剪切攪拌的過程中，性劑剪切攪拌的過程中，SBSSBS改性劑這種變軟、彈性增加、體積增大的效果逐漸改性劑這種變軟、彈性增加、體積增大的效果逐漸明顯，并且在瀝青相中分散均勻。當

4、明顯，并且在瀝青相中分散均勻。當SBSSBS改性劑劑量達到一定值時，聚合物完全改性劑劑量達到一定值時，聚合物完全分散在瀝青相中并被軟瀝青質、膠質等包圍和滲透，形成連續、交聯的分散在瀝青相中并被軟瀝青質、膠質等包圍和滲透，形成連續、交聯的SBSSBS空間空間網絡結構，瀝青分子間相互作用力得以加強，內聚力得以提高。在宏觀上，網絡結構，瀝青分子間相互作用力得以加強，內聚力得以提高。在宏觀上，SBSSBS的改性效果表現為瀝青粘度增加、變形能力增強、抗車轍能力上升等。的改性效果表現為瀝青粘度增加、變形能力增強、抗車轍能力上升等。瀝青加熱精確秤取加入攪拌高速剪切攪拌發育溶脹 針入度針入度- 瀝青針入度試驗

5、是檢測瀝青軟硬程度和稠度、抵抗剪切破壞能力，并以此反映瀝青感溫性的一項重要指標。 軟化點軟化點- 瀝青軟化點是瀝青達到某種特定條件粘度時的溫度，其主要反映瀝青的高溫穩定性，亦可作為瀝青粘度性能的參考指標。 延延 度度- 瀝青延度是用以評價瀝青塑性的重要指標，延度越大，說明瀝青塑性越好。 針入度指數、延度、軟化點隨著針入度指數、延度、軟化點隨著SBS含量含量的增加而提升，較整體而言，的增加而提升，較整體而言，SBS含量從含量從2%到到4%時，增幅明顯。且殼牌瀝青增幅比寶利時，增幅明顯。且殼牌瀝青增幅比寶利瀝青略微要大，但瀝青略微要大，但SBS含量超過含量超過5%后，殼牌后，殼牌瀝青三大指標呈現出

6、下降的趨勢。說明對于瀝青三大指標呈現出下降的趨勢。說明對于不同種類的基質瀝青而言，不同種類的基質瀝青而言，SBS改性劑對其有改性劑對其有著不同的改性效果。著不同的改性效果。1 1、三大指標試驗、三大指標試驗 老化前后針入度指數變化老化前后針入度指數變化 老化前后軟化點變化老化前后軟化點變化 老化前后延度變化老化前后延度變化 經經RTFO老化后，改性瀝青針入度指數、老化后，改性瀝青針入度指數、延度下降明顯，且延度下降明顯，且SBS改性劑摻量越大，其改性劑摻量越大，其下降幅度越大，當下降幅度越大，當SBS改性劑摻量為改性劑摻量為6%時，時，兩種瀝青老化后延度較未老化前分別減少了兩種瀝青老化后延度較

7、未老化前分別減少了31.4%和和23.7%；而軟化點在改性瀝青老化后；而軟化點在改性瀝青老化后變化無明顯規律。變化無明顯規律。動態剪切流變儀動態剪切流變儀 動態剪切流變儀（DSR）試驗是利用微小震動模式對瀝青試驗施以小幅度正弦交變荷載，以測試瀝青相應流變參數以反映其在中等溫度（6482左右）條件下的疲勞特性，表征其動態粘彈性能。復數復數剪切模量剪切模量G* G*用以表示瀝青循環剪切變形時所受到的合阻力的度量，其包括可恢復的彈性部分（G1）和不可恢復的粘性部分（G2）組成相位角相位角 瀝青彈性和粘性變形數量的相對指標抗車轍因子抗車轍因子G*/sin 用來表示瀝青材料抗永久變形能力，在最高路面設計

8、溫度下，其值越大，表示瀝青的流動變形越小，抵抗車轍的能力越強。 在加入在加入SBS改性劑后，兩種品牌的瀝青抗車轍因子改性劑后，兩種品牌的瀝青抗車轍因子G*/sin一致得到提高，且一致得到提高，且SBS摻量越高，其摻量越高，其G*/sin越高，說明添加越高，說明添加SBS改性劑能使瀝青提高抗車轍性，增強其改性劑能使瀝青提高抗車轍性，增強其抗永久變形能力；亦可看出，瀝青試樣經抗永久變形能力；亦可看出，瀝青試樣經RTFOT老化后，抗車轍因子老化后，抗車轍因子G*/sin較原較原樣也得以提高。樣也得以提高。 動態剪切流變儀（動態剪切流變儀（DSR）試驗雖能在一定程度上評價瀝青的粘彈性與抗）試驗雖能在一

9、定程度上評價瀝青的粘彈性與抗車轍能力，無法系統地分析車轍能力，無法系統地分析SBS改性瀝青的改性瀝青的SBS含量問題。同時，含量問題。同時， G*/sin對對相同相同PG高溫等級的高溫等級的SBS改性瀝青高溫性能評價存在一定誤差，需要尋求更適改性瀝青高溫性能評價存在一定誤差，需要尋求更適合的表征指標。合的表征指標。 1、在短期和長期老化后，幾種瀝青混合料車轍試驗動穩定度值明顯增加，經長、在短期和長期老化后，幾種瀝青混合料車轍試驗動穩定度值明顯增加，經長期老化后動穩定度值增幅更大。與基質瀝青混合料相比，期老化后動穩定度值增幅更大。與基質瀝青混合料相比，SBS改性瀝青混合料的動改性瀝青混合料的動穩

10、定度要高，說明穩定度要高，說明SBS改性劑能有效增加瀝青路面的抗車轍性能。改性劑能有效增加瀝青路面的抗車轍性能。 2、與基質瀝青混合料相比，、與基質瀝青混合料相比，SBS改性瀝青混合料的車轍試驗動穩定度值提高，改性瀝青混合料的車轍試驗動穩定度值提高，但隨著但隨著SBS摻量的提升，摻量的提升，SBS改性瀝青混合料動穩定度值無線性規律，說明動穩定改性瀝青混合料動穩定度值無線性規律，說明動穩定度無法直觀地反映出度無法直觀地反映出SBS改性瀝青混合料中改性瀝青混合料中SBS改性劑的含量問題；改性劑的含量問題；瀝青混合料的動穩定度瀝青混合料的動穩定度 3、經短期老化后，基質瀝青混合料、經短期老化后，基質

11、瀝青混合料動穩定度值增幅為動穩定度值增幅為6.4%，而，而3種種SBS改性改性瀝青混合料較未老化前動穩定度值增幅為瀝青混合料較未老化前動穩定度值增幅為14.8%18.4%；但所有品種的瀝青混合料；但所有品種的瀝青混合料經長期老化后動穩定度較未老化前增幅并經長期老化后動穩定度較未老化前增幅并無明顯差異，無明顯差異，由混合料中瀝青由混合料中瀝青SBS含量指含量指標并可知瀝青混合料車轍試驗所得動穩定標并可知瀝青混合料車轍試驗所得動穩定度值用以評價（改性）瀝青混合料的老化度值用以評價（改性）瀝青混合料的老化并不可信。？并不可信。？ 2、長期老化相對于未老化混合料的破壞應變衰減幅度為、長期老化相對于未老

12、化混合料的破壞應變衰減幅度為13.9%21.2%，要明顯，要明顯大于短期老化相對于未老化的應變衰減幅度大于短期老化相對于未老化的應變衰減幅度3.7%7.7%；表明混合料的長期老化與；表明混合料的長期老化與短期老化相比，對混合料低溫抗裂性能降低幅度明顯增大，即長期老化對混合料低短期老化相比，對混合料低溫抗裂性能降低幅度明顯增大，即長期老化對混合料低溫抗裂性能的影響更大，這可能與選擇的試驗模擬方法有關。溫抗裂性能的影響更大，這可能與選擇的試驗模擬方法有關。 3、被我搞丟了，請補上。、被我搞丟了，請補上。 1、與基質瀝青混合料相比，無論老、與基質瀝青混合料相比，無論老化前還是老化后，化前還是老化后，

13、SBS改性瀝青混合料改性瀝青混合料的破壞應變值較高，基質瀝青混合料在的破壞應變值較高，基質瀝青混合料在經長期老化后所測破壞應變值已不合符經長期老化后所測破壞應變值已不合符規范要求，而規范要求，而SBS改性瀝青混合料卻均改性瀝青混合料卻均滿足規范要求，可見滿足規范要求，可見SBS改性瀝青提高改性瀝青提高了瀝青路面的低溫抗裂性能，增強其抗了瀝青路面的低溫抗裂性能，增強其抗老化性；老化性；朗勃朗勃-比爾比爾(Lambert-Beer)定律定律 溶液的吸光度(A)與溶液的濃度(c)和厚度(b)的乘積成正比。SBS改性劑與基質瀝青的共混原理改性劑與基質瀝青的共混原理紅外光譜定量計算方法紅外光譜定量計算方

14、法SBS改性劑和基質瀝青紅外光譜的加和性改性劑和基質瀝青紅外光譜的加和性瀝青試樣的制取瀝青試樣的制取儀器調試儀器調試特征峰的選取特征峰的選取此特征吸收峰只歸屬于此特征吸收峰只歸屬于SBS改性劑中改性劑中的分子官能團，不能受基質瀝青中的的分子官能團，不能受基質瀝青中的成分所影響；成分所影響；此特征吸收峰應表現為峰形狀規律；此特征吸收峰應表現為峰形狀規律；此特征吸收峰應相對獨立，即其附此特征吸收峰應相對獨立，即其附近波數無明顯的干擾峰。近波數無明顯的干擾峰。紅外光譜隨紅外光譜隨SBSSBS含量的不同而變化含量的不同而變化 從圖中可以看出，各從圖中可以看出，各SBS摻量的改性瀝青紅外光譜圖吸收峰位置

15、及波形相似，摻量的改性瀝青紅外光譜圖吸收峰位置及波形相似，說明改性瀝青中各組份在五種說明改性瀝青中各組份在五種SBS摻量改性瀝青中均能于紅外分析中得以反映；改摻量改性瀝青中均能于紅外分析中得以反映；改性瀝青中性瀝青中699cm-1和和967cm-1處特征吸收峰峰值和吸收峰面積基本都隨著處特征吸收峰峰值和吸收峰面積基本都隨著SBS摻量的摻量的增加而變大，具有增加而變大，具有SBS含量定量分析的可行性，且進一步說明了聚乙烯所反映的含量定量分析的可行性，且進一步說明了聚乙烯所反映的699 cm-1處波數和反式丁二烯所反映的處波數和反式丁二烯所反映的967cm-1處波數能作為處波數能作為SBS改性劑的

16、特征吸改性劑的特征吸收峰。從圖中還可以看出，當收峰。從圖中還可以看出，當SBS摻量為摻量為2%時，兩處吸收峰（特別是時，兩處吸收峰（特別是699cm-1處）處）均比較微弱，而當均比較微弱，而當SBS摻量為摻量為2%4%時，時， 967cm-1處吸收峰相似度較高。處吸收峰相似度較高。SBS含量對特征吸收峰峰值的影響含量對特征吸收峰峰值的影響 SBS改性劑特征吸收峰處吸光度改性劑特征吸收峰處吸光度與基質瀝青特征峰峰吸光度之比與與基質瀝青特征峰峰吸光度之比與SBS摻量有一定的線性關系。相關系摻量有一定的線性關系。相關系數已達到數已達到0.9以上，但從右圖中可以看以上，但從右圖中可以看出，吸光度比與出

17、，吸光度比與SBS摻量的線型并不摻量的線型并不太理想，仍需進一步探討。太理想，仍需進一步探討。SBS含量對特征吸收峰面積的影響含量對特征吸收峰面積的影響 不同含量不同含量SBS瀝青對應的瀝青對應的S-967/S1377與與S699/S1377的標的標準差和變異系數均較小，經計準差和變異系數均較小，經計算，兩種瀝青算，兩種瀝青S-967/S1377與與S699/S1377的平均變異系數為的平均變異系數為3.14%和和6.41%，表明測試結果，表明測試結果有良好的穩定性。有良好的穩定性。 兩種品牌的改性瀝青的吸收峰面積比兩種品牌的改性瀝青的吸收峰面積比S-967/S1377、S699/S1377均

18、與均與SBS含量有著良含量有著良好的線性關系，而相比之下，好的線性關系，而相比之下，S-967/S1377與與SBS含量之間具有較高的相關系數（殼牌為含量之間具有較高的相關系數（殼牌為0.9684，寶利為，寶利為0.9674）。結合圖表分析又可看出，不同）。結合圖表分析又可看出，不同SBS含量所得含量所得S-967/S1377值為值為0.10.7左右，而左右，而S699/S1377所得值為所得值為0.050.15左右，從數據跨度范圍來分析，隨著左右，從數據跨度范圍來分析，隨著SBS含量的變化，含量的變化，S699/S1377所得計算值波動范圍略小，其整體參考效果不如所得計算值波動范圍略小，其整

19、體參考效果不如S-967/S1377。相比而言，相比而言，967cm-1處的吸收峰更適合作為處的吸收峰更適合作為SBS改性劑的特征峰。改性劑的特征峰。標定參數的修正標定參數的修正 S967/S1377修正前 S967/(S967+S1377)修正后此頁請排好！此頁請排好！紅外光譜法測試結果的驗證紅外光譜法測試結果的驗證 對殼牌、寶利對殼牌、寶利SBSSBS改性瀝青中改性瀝青中SBSSBS含量進行反測，采用相對誤差對測試結果表征含量進行反測，采用相對誤差對測試結果表征測試精度，相關資料建議的相對誤差應小于測試精度，相關資料建議的相對誤差應小于7.7%7.7%，本研究方法所達到的測試精度遠，本研究

20、方法所達到的測試精度遠滿足于此。在繪制標準曲線后，整個試驗檢測過程用時不到半小時，可見由此方法滿足于此。在繪制標準曲線后，整個試驗檢測過程用時不到半小時，可見由此方法確立的確立的SBSSBS含量快速、精確的檢測手段是可行的。含量快速、精確的檢測手段是可行的。不同老化程度的基質瀝青紅外光譜圖比較不同老化程度的基質瀝青紅外光譜圖比較SBS含量為含量為4%的的SBS改性瀝青老化前后紅外光譜對比改性瀝青老化前后紅外光譜對比此頁請排好！此頁請排好！老化結果（趨勢）：老化結果（趨勢）：C=O羰基基團、S=O亞砜基基團含量增加，而C=C鍵含量降低。 BI=S967/S1377 CI=SC=O/S1377 S

21、I=SS=O/S1377為進一步探究SBS含量對瀝青老化特性的影響，分別測試SBS含量分別為2%、3%、4%、5%、6%的改性瀝青的BI、CI和SI指數。繪制瀝青長期老化后BI、CI和SI指數隨SBS含量變化的曲線圖。 改性瀝青在經長期老化后BI指數急劇下降，從老化前最高的0.5左右減少到不到0.1，且由于長期模擬老化尚未達到精確控制老化因素的程度，加上老化后967cm-1處吸收峰微弱、BI指數過低，該BI曲線無法用以檢測瀝青老化后的SBS含量；從圖中仍可得知SI曲線隨著SBS含量的變化表現較為平滑，SBS改性劑的摻量對瀝青老化過程中亞砜基的生成并無太大影響。 基質瀝青在加入低劑量的SBS改性

22、劑后，其CI指數在一定程度上有所下降，這與SBS聚合物在瀝青相中分布均勻、形成穩定的立體網絡空間結構有關，聚合物分子鏈與瀝青相中芳香族有氧官能團形成纏繞式的亞結構，在一定程度上能夠減少不飽和碳鍵的氧化，從而使羰基指數有所降低；當SBS含量超過4%時，CI指數迅速上升，這與瀝青中SBS聚合物濃度過高的因素有關，因為在改性瀝青老化過程中，不僅瀝青中不飽和碳鍵會發生吸氧反應生成羰基產物，SBS聚合物中丁二烯C=C雙鍵亦會發生斷裂，隨后發生氧化反應生成C=O雙鍵，從而使CI指數迅速增加此頁請排好！此頁請排好！CI指數對改性瀝青粘度的影響經PAV老化后改性瀝青試樣粘度比RTFO試樣粘度要高，同時，PAV試樣CI指數同樣比RTFO試樣大；由兩條曲線走向趨勢可以看出，雖然瀝青老化試樣粘度和CI指數無明顯正相關，但在整體趨勢上，其粘度隨著CI指數的增大而出現升高的趨勢；總體來說，CI指數在一定程度上對瀝青粘度影響較大，瀝青相中羰基濃度的增加具有使瀝青粘度變大的效果，也可將之視為羰基的微觀特性在宏