摘 要：笔者对TB胶粉沥青通过掺入不同剂量的SBS进行改性，试验测试了改性后胶粉沥青的针入度、软化点、5℃延度及其混合料的动稳定度和冻融前后的劈裂强度。结果表明，当SBS掺量为3%~4%时，复合改性胶粉沥青的黏滞性、高温性能及低温性能均有较大提升，并且随掺量增大继续改善，但性能提高逐渐变缓。当掺入3%和4%SBS后，复合改性胶粉沥青混合料的动稳定度比TB沥青混合料分别提高了5.1倍和10.45倍。掺入3%和4%SBS后，复合改性胶粉沥青混合料冻融前劈裂强度分别提高了78%和81%，冻融后劈裂强度分别提高了113%和122%。综合考虑夏炎热冬冷湿润区及潮湿区混合料路用性能的要求及经济因素，SBS推荐掺量为3.5%～4%。

关键词：SBS改性胶粉沥青 | 车辙 | 水稳定性

我国每年都会产生巨量废旧轮胎，仅2016年我国废旧轮胎产生量就高达3亿条，而回收率仅为50%左右，造成了巨大的资源浪费。将废弃橡胶用于道路铺筑，不失为处理废弃轮胎的一个良策[1]。TerminalBlend(以下简称TB)胶粉沥青主要由30目或者更细的橡胶颗粒在沥青中发生脱硫反应并较快地分解、融合制备，制备的改性沥青正常环境下在储油罐中无需搅拌即可保持均匀分散。TB胶粉沥青具有存储时间长而不离析、颗粒分布均匀、级配适用范围广、单位时间沥青混合料产量高等优点。研究表明，TB胶粉沥青的耐久性能及抗基层反射裂缝能力强，但高温性能及水稳定性相对较差[2]。在我国高温多雨地区的道路上使用易发生车辙与水损害。而SBS是丁二烯与苯乙烯的共聚物，是一种国内外广泛使用的沥青改性剂，它特有的化学结构使得沥青具有很好的弹性恢复和低温抗裂性能。为了提高胶粉沥青混合料的高低温性能，笔者采用SBS对TB胶粉沥青进行复合改性，并探究了经SBS改性后的TB胶粉沥青及其混合料相关路用性能。

1  试验材料及性能

1.1 母液沥青

母液沥青为TB胶粉沥青，由Esso公司采用70号重交通石油沥青内掺20%胶粉生产制备。该胶粉沥青的延度(5℃)、针入度(25℃)、软化点分别为18.8cm、126.8(0.1mm)、50℃[3]。

1.2 SBS复合改性胶粉沥青的制备

采用湿法制备SBS复合改性胶粉沥青。将791-H线型SBS加入母液沥青中，在185℃的条件下，用高速剪切乳化机剪切30min左右，然后用强制搅拌机搅拌30min，制得SBS复合改性胶粉沥青试样。

1.3 混合料级配及油石比确定

混合料采用AC-13型。混合料集料采用玄武岩，根据先前工程案例经验，确定该次试验混合料的级配见表1，采用马歇尔方法确定混合料的最佳油石比为5.4%。

1.4 性能要求

依据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》(以下简称规范)，改性类沥青及沥青混合料的有关技术要求见表2～4。

该研究拟将SBS复合改性胶粉沥青混合料用于夏炎热冬冷湿润区(1-3-1)及潮湿区(1-3-2)，下文中混合料性能以此区对应的技术要求为标准进行比对。

2   SBS复合改性胶粉沥青及其混合料的性能

2.1 SBS复合改性胶粉沥青的黏滞性

对不同SBS掺量(0%～8%)的复合改性胶粉沥青进行针入度(25℃)试验，结果如图1所示。

从图1可以看出，母液沥青的针入度随SBS掺量的增多呈明显下降趋势。未掺SBS时，母液沥青的针入度为126.8，加入SBS后，母液沥青的针入度大幅度下降。在掺入3%SBS时，针入度达到74.7(0.1mm)，满足规范中I-C类SBS改性沥青技术性能要求。当SBS掺量超过3%时，母液沥青的针入度随SBS掺量增加而减小的幅度降低，说明随SBS掺量的增加其对沥青针入度的改善效果降低。

由此可知，母液沥青中掺入SBS后，沥青的黏滞性随SBS掺量的增加而增加。当SBS掺量大于3%时，随SBS掺量的增加沥青黏滞性的增幅减缓。

2.2 SBS复合改性胶粉沥青的高温性能

软化点直接与路面高温流动变形相关联，是反映沥青高温性能的指标之一[4]。对不同SBS掺量的复合改性胶粉沥青进行软化点试验，结果如图2所示。

从图2可以看出，母液沥青中掺入SBS后，沥青的软化点随SBS掺量的增加总体上呈上升趋势。未掺SBS时，母液沥青的软化点为49.5℃，SBS掺量为3%时，软化点达到62.5℃，符合规范中最严格的Ⅰ-D类SBS改性沥青技术性能要求(不小于60℃)。当SBS掺量大于3%时，沥青软化点增加幅度随SBS掺量增加明显降低。由上可知，当母液沥青中掺入SBS后，沥青的高温性能随SBS掺量的增加而明显增强。当SBS掺量大于3%时，沥青高温性能的增幅随SBS掺量的增加趋于平稳。

2.3 SBS复合改性胶粉沥青的低温性能

SBS复合改性胶粉沥青延度试验结果如图3所示。从图3可以看出，母液沥青中掺入SBS后，沥青的延度随SBS掺量的改变而有明显改变，总体呈上升趋势，即SBS复合改性胶粉沥青的低温性能有明显提升。

未掺SBS时母液沥青的延度为18.8cm，掺入SBS后，沥青延度有较明显提高。当SBS掺量为3%时，延度达到39.8cm，符合规范中I-C类SBS改性沥青技术性能要求(不小于30cm)。当SBS掺量大于3%时，沥青延度随SBS掺量增加变化不大。

2.4 SBS复合改性胶粉沥青混合料的高温抗车辙性能

对不同掺量的SBS复合改性胶粉沥青混合料进行了车辙试验，结果如图4所示。

从图4可以看出，在掺入SBS之前，母液沥青混合料的动稳定度只有470次/mm，远低于规范中的技术要求。掺入3%SBS的复合改性胶粉沥青混合料的动稳定度虽然未达到2400次/mm，但与母液沥青混合料相比，也提高了5.1倍。当掺入4%SBS后，复合改性胶粉沥青混合料的动稳定度达到5000次/mm以上，远超过规范中≥2400次/mm的要求，比母液沥青混合料提高了10.46倍。进一步比较发现，掺入4%SBS的混合料动稳定度远高于掺入3%SBS混合料的动稳定度，前者是后者的4.55倍。

综上可知，掺加SBS后，复合改性胶粉沥青混合料的高温性能达到了一个较高的水平，改善效果十分明显。相对而言，掺加4%的SBS对提高母液沥青混合料的高温稳定性效果更加显著。

2.5 SBS复合改性胶粉沥青混合料的水稳定性能

对不同SBS掺量的复合改性胶粉沥青混合料分别进行冻融劈裂试验，结果如图5所示。掺入3%或4%的SBS后，混合料冻融前劈裂强度分别提高了78%和81%，冻融后劈裂强度分别提高了113%和122%。说明掺入SBS后，沥青混合料强度大幅提高，但SBS掺量超过3%后变化幅度不大。掺入SBS后，沥青混合料的冻融劈裂强度比TSR总体呈上升趋势。母液沥青混合料TSR为0.764，低于规范中不小于0.85的要求。加入超过3%的SBS后，沥青混合料的TSR值上升至0.9以上，达到了较高水平。表明掺入SBS后，沥青混合料的水稳定性有所提高。但SBS掺量从3%提高到4%时，TSR仅仅从0.915提升到0.939，说明SBS掺量达到3%以后，沥青混合料的水稳定性提高效果微小。

3  结论

SBS复合改性胶粉沥青在SBS掺量为3%～4%时，黏滞性、高温性能及低温性能有较大提升，并且随掺量增大继续改善，但性能提高逐渐变缓。SBS掺量为4%时的沥青混合料高温性能和水稳定性要明显优于掺量为3%的沥青混合料。综合考虑夏炎热冬冷湿润区(1-3-1)及潮湿区(1-3-2)混合料路用性能的要求及经济因素，SBS推荐掺量为3.5%～4%。