杨 奎 (中昊黑元化工研设计院有限公司，四川 自贡 643000)
摘 要：目的：研究新型SBS沥青改性剂对改性沥青短期老化前后高温稳定性和抗车辙性能的影响，探讨炭黑对改
性沥青的影响。方法：制备一种含有炭黑的新型SBS沥青改性剂，外掺5%改性剂到基质沥青中，通过旋转薄膜烘箱试验
(RTFOT)，模拟沥青的短期老化，测试沥青老化前后软化点和车辙因子。结果：与基质沥青相比，改性沥青在老化前后
的软化点、车辙因子均高于基质沥青，当添加5%沥青改性剂时，在沥青改性剂中外掺炭黑量为0-12%范围内，随着炭黑
添加量的增加，沥青RTFOT老化前后的软化点和车辙因子均呈现先增加后降低的趋势。结论：SBS型沥青改性剂中外掺炭
黑，对提高沥青的高温稳定性和抗车辙能力具有积极作用，当添加5%SBS新型沥青改性剂，改性剂中外掺炭黑质量比为9%
时，其改性沥青的高温稳定性和抗车辙性能最佳。
关键词：改性沥青;SBS;炭黑;软化点;车辙因子
1 前 言
沥青作为一种防水防潮和防腐的有机胶凝材 料，被广泛应用到公路建设、建筑防水等领域。但 传统沥青路面普遍存在耐候性差、道路易老化的
特点，主要原因是传统沥青的高温稳定性和低温 抗裂性较差，易导致路面破损。因此，改性沥青的 研究至今仍是道路建材领域的重要研究课题[1-3]。
其中，SBS类型的改性剂因具有提高沥青的高温稳 定性和耐老化性效果显著，价格较为低廉，应用过 程无粉尘污染等优点，已被广泛应用到道路沥青
领域[2,3]。炭黑作为重要的耐磨、耐候材料，在沥 青改性剂领域的应用研究报道较少。本文以线性 SBS为主要载体材料，制备一种新型SBS沥青改性
剂，重点研究沥青改性剂对改性沥青短期老化前 后高温稳定性和抗车辙性能的影响，并探讨炭黑 对改性沥青的影响。
2 实验部分
2.1 实验原料及配方
本论文实验原料为：线型 501 SBS，天津乐金 渤天化学有限责任公司;201硅油(粘度值350cps)，
道康宁公司;炭黑，中昊黑元化工研究设计院有限 公司;二氧化硅，山东联科白炭黑有限公司;东海 沥青 70#，中国石油化工股份有限公司茂名分公 司。基质沥青东海沥青
70# 基本参数如表 1，炭黑 基本参数如表 2。
表3和表4分别为新型SBS沥青改性剂制备配 方和改性沥青制备配方。
2.2 实验方法
2.2.1 新型SBS沥青改性剂的制备
新型 SBS 沥青改性剂制备的主要工艺为：将 SBS、二甲基硅油、炭黑、二氧化硅按比例混合， 搅拌均匀;将混合物加入到双螺杆挤出机中，加热
温度维持在170℃，螺杆转速30r/min，均匀挤出直 径约 2mm 圆柱条形沥青改性剂，冷却，切割为长
2mm的圆柱小颗粒，即为新型SBS沥青改性剂[4]。
2.2.2 改性沥青的制备
本文采用上海佛鲁克流体机械制造有限公司 制造的FM300高速剪切分散乳化机，利用高速剪切 方法进行制备改性沥青，主要工艺为：称取适量基
质沥青于烧杯中，用电炉加热，使基质沥青温度维 持在160-170℃，再按照配方比例加入沥青改性剂， 启动高速剪切分散乳化机，调节转速4000转/min， 保持
30min 后，再调高转速至 8000 转 /min，保持 60min 后，再将烧杯转移至 160℃恒温箱中，待溶 胀发育 2h，即得改性沥青。
2.2.3 新型SBS沥青改性剂及改性沥青性能测试
本文参照《公路工程沥青及沥青混合料实验 规程》(JTG E20-2011)中规定的技术方法进行沥 青旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和沥青的软化点、
车辙因子 G*/sinδ 的测试。
3 结果与分析
本文为了研究沥青在施工和路面使用期间的 老 化 过 程，采 用 了 沥 青 旋 转 薄 膜 烘 箱 试 验 法
(RTFOT)来模拟沥青胶结料所经历的短期老化。 根据现有的规律，沥青软化点越大，高温性能也越 好;车辙因子G*/sinδ越大，沥青高温时的流动变
型越小，高温稳定性越好，抗车辙能力越强。
因此，本文通过测试老化前后的沥青的软化 点、车辙因子G*/sinδ的变化来评价沥青改性剂对 沥青高温性能的影响，从而探讨沥青改性剂中炭黑
掺量对改性沥青高温稳定性和抗车辙性能的影响。
3.1 老化实验对软化点的影响
将 基 质 沥 青、G0、G3、G6、G9、G12 置 于 163±0.5℃的旋转薄膜烘箱中进行加热老化实验，
时间85min，老化前后的软化点结果如表3.1所示。
由表 3.1 和图 3.1 可知：
(1)无论是基质沥青还是改性沥青，经过短 期 RTFOT 老化实验后，沥青的软化点都有不同程 度的提高。
(2)与基质沥青相比，改性沥青具有更高的 软化点，这表明，新型沥青改性剂的加入，可大幅提高基质沥青的软化点。
(3)当改性沥青中添加5%沥青改性剂时，在 沥青改性剂中外掺炭黑量为 0-12% 范围内，随着 沥青改性剂中炭黑掺量的增加，改性沥青老化前
后的软化点均呈现先增加后降低的趋势，当沥青 改性剂中外掺炭黑质量比为9%时，改性沥青老化 前后的软化点均达到最高值。
(4)本实验制备的新型沥青改性剂对沥青高 温性能的改善效果显著，炭黑的加入有利于沥青 改性剂对沥青高温稳定性的改善，当沥青改性剂
中外掺9%的炭黑时，沥青改性剂对沥青高温稳定 性的改善效果最佳。
3.2 老化实验对车辙因子的影响
由于车辙因子G*/sinδ越大，表明沥青的弹性 性质越显著。为了研究改性剂对车辙因子G*/sinδ 的影响，各改性沥青中改性剂的添加量均为 5%，
从而分析不同沥青改性剂对车辙因子 G*/sinδ 的 影响。采用 DSR 温度扫描试验测定老化前后沥青
在46-64℃的高温车辙因子G*/sinδ[5]，试验结果如 表 3.2 所示。
根据表3.2的实验结果，绘制沥青RTFOT老化 前后各个测试温度下的车辙因子 G*/sinδ 的变化 趋势图，分别如图 3.2 和 3.3
所示。
由表3.2和图3.2、图3.3可知：
(1)随着测试温度的升高，基质沥青和改性 沥青的车辙因子均迅速降低，这表明沥青的抗车 辙能力随温度的升高而降低。
(2)无论是基质沥青还是改性沥青，RTFOT老 化实验后的车辙因子G*/sinδ较老化前均有增加。
(3)在相同测试温度下，改性沥青较基质沥 青的车辙因子G*/sinδ有大幅增加，这表明，新型 沥青改性剂能够大幅提高沥青的抗车辙能力。
(4)当添加5%不同沥青改性剂时，在沥青改 性剂中外掺炭黑量为 0-12% 范围内，随着沥青改 性剂中外掺炭黑质量的增加，对应的改性沥青在
46℃、52℃、58℃、64℃这 4 个温度下，车辙因子 杨 奎 . 一种新型 SBS 沥青改性剂的制备及其对改性沥青高温稳定性和抗车辙性能的影响2020
G*/sinδ均呈现先增加后降低的趋势。当沥青改性 剂中外掺炭黑质量比为9%时，改性沥青RTFOT老 化前后的抗车辙能力均最强。
4 结 论
通过对基质沥青和添加5%新型SBS改性剂的 改性沥青进行旋转薄膜烘箱(RTFOT)试验，模拟 沥青的短期老化，分析老化前后的软化点和车辙
因子两个高温性能指标，可以得出以下主要结论：
(1)与基质沥青相比，改性沥青在RTFOT老 化前后的软化点、车辙因子均高于基质沥青，表明 新型 SBS 沥青改性剂可大幅提高基质沥青的高温
稳定性和抗车辙能力。
(2)SBS 型沥青改性剂中外掺炭黑，对提高 沥青的高温稳定性和抗车辙能力具有积极作用， 当添加 5%SBS 新型沥青改性剂，在改性剂中外掺
炭黑质量比为9%时，其改性沥青的高温稳定性和 抗车辙性能最佳。
参考文献
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[5] 谭国湖.SHRP沥青胶结料DSR试验温度影响分析[J]. 湖南交通科技,2007,33(4):29-31
