橡膠粉、火山灰復(fù)合改性SBS瀝青性能的分析

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1、橡膠粉、火山灰復(fù)合改性SBS瀝青性能的分析沈艷東吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要：本文主要針對SBS瀝青材料通過添加橡膠粉、火山灰進(jìn)行改性，通過微觀觀測，采用復(fù)合理論對材料提高高溫、低溫穩(wěn)定性能方而進(jìn)行分析，為季節(jié)性冰凍地區(qū)瀝青路面抗車轍、抗裂縫在材料性能上進(jìn)行改善，為公路保證良好的使用條件提供支持。關(guān)鍵詞：橡膠粉;火山灰;SBS瀝青;作者簡介：沈艷東（1973-）,男，吉林長春人，碩士，教授，公路與城市道路專業(yè)，從事教育教學(xué)管理工作?；穑杭质〗煌◤d項目：“復(fù)合材料提高瀝青抗車轍;抗裂縫性能”的研究項目,項目編號為:2012-1-4-10PerformanceAnalysisofRubb

2、erPowderandVolcanicAshCompositeModifiedSBSAsphaltSHENYan-dongJilinCommunicationsPolytechnic;Abstract：Inthispaper,SBSasphaltmaterialismodifiedbyaddingrubberpowderandvolcanicash.Throughthemicroscopicobservation,thecompositetheoryisusedtoimprovethestabilityofthehightemperatureandlowtemperatureofth

3、ematerial.Itisusedtoimprovethematerialpropertiesofasphaltpavementinseasonalfreezingareasandcrackresistance,andtoprovidesupportforensuringthehighway'sgoodserviceconditions.Keyword：rubberpowder;volcanicash;SBSasphalt;0引言復(fù)合材料主要由三部分組成:增強相，基體和增強相與基體之間的結(jié)合界面?；w連接增強相并傳遞應(yīng)力。瀝青是由不同分子量的碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物,因此在常溫時

4、瀝青基復(fù)合材料與聚合物基復(fù)合材料相似。而瀝青的脆點較高（歐洲標(biāo)準(zhǔn)79號瀝青脆點為-10°C）,因此在溫度較低時瀝青與脆性材料較為相似。本文主要通過微觀方面以復(fù)合材料理論對橡膠粉、火山灰對SBS改性瀝青抗車轍、抗裂縫性能方面進(jìn)行分析。1SBS瀝青材料性能分析常溫條件下具有橡膠彈性的SBS一旦遇到高溫就會像塑料一樣熔融流動，因此它屬于熱塑性彈性體。換而言之，SBS同時具有橡膠彈性和熱塑彈性，究其本源,這是它獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的。圖1前段共聚物SBS的相態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖下載原圖在SBS橡膠的微觀結(jié)構(gòu)中，由于聚苯乙烯形成終端，不存在化學(xué)交聯(lián)，但由于聚苯乙烯和聚丁二烯之間存在著不相容性（聚苯乙烯

5、和聚丁二烯的溶解度參數(shù)分別為9.1和8.4）其共聚物分成兩個相，即聚苯乙烯相和聚丁二烯相，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上，他們Z間松散又交聯(lián)，形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖1）o在現(xiàn)實環(huán)境屮，通常根據(jù)聚合物與石油瀝青Z間的相容性來選擇共混方法，因此說，混物形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能主要取決于聚合物與石油瀝青之間的相容狀況。現(xiàn)代膠體理論與化學(xué)熱力學(xué)的相關(guān)理論中有相關(guān)論述:瀝青是以固態(tài)微粒的瀝青質(zhì)為分散相、液態(tài)軟瀝青質(zhì)（飽和分和芳香分）為分散介質(zhì)所組成的混合體系，瀝青的特性在很大程度上取決于分散相與分散介質(zhì)是否能很好的相容。從聚合物改性瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，整個體系的改型效果除了受聚合物與瀝青質(zhì)、軟瀝青質(zhì)的相容性的影響以外，聚

6、合物在瀝青中的分散狀態(tài)也對其成形起到至關(guān)重要的作用。聚合物改性瀝青的相容性與基質(zhì)瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合物劑量、構(gòu)成聚合物的主要成分以及儲存溫度有一定的內(nèi)在聯(lián)系。1981年美國杰勒德克勞斯在研究SBS橡膠瀝青微觀結(jié)構(gòu)時指出，SBS的摻量在6%?8%時，才開始形成連續(xù)相;SBS摻量在10%~14%時，可以形成完全的連續(xù)相，其性能接近于恒值。這個臨界結(jié)構(gòu)取決于軟瀝青滲透橡膠后發(fā)生溶脹的程度以及各種瀝青材性的變化;還取決于SBS與瀝青的比例。一般地講，瀝青大約為干聚合物的三倍（體積），要求SBS在瀝青中摻量在12%~14%。2橡膠粉填充和增強作用在基質(zhì)瀝青屮，橡膠粉的存在形式主要是膠粉顆粒的形

7、式。因此，基質(zhì)瀝青本來是連續(xù)相，也開始轉(zhuǎn)變?yōu)榘脒B續(xù)相，目的就是為了和膠粉顆粒共混。對于填充的基質(zhì)瀝青來說，膠粉顆粒的主要作用是骨架作用，很好的充滿了其中存在的空隙，使得膠粉顆粒在該體系中的作用越來越大。在密度和模量等方面，膠粉顆粒與基質(zhì)瀝青具有很大差別，瀝青在受到力的作用吋，其與膠粉呈現(xiàn)岀不同的形變特征，膠粉的變形要比瀝青小，并且二者的界面、應(yīng)力相對集屮，在受力條件下通常會出現(xiàn)許多剪切帶和銀紋，能量大量散失，最終使瀝青的低溫特性得以改善。在基質(zhì)瀝青中加入橡