摘要

为了研究SBS改性沥青在室外强紫外线照射下性能的变化情况，以此反映SBS改性沥青路面在强紫外线照射下的应用特性，通过采用单因素变量法，模拟室外的紫外线照射情况，分别进行0h、50h和h紫外照射后，测试沥青三大指标和ＲTFOT后指标变化，沥青在荧光显微下微观的形态变化和沥青模量分别随着温度和频率改变下力学性能的变化。结果表明，沥青的三大指标均有较大程度的影响，在h的照射下，沥青的指标已经出现不合格，微观形态下SBS改性剂颗粒出现了断裂和失活的现象，储存模量和损耗模量在温度和频率变化时，均与紫外照射的时间呈现出正相关的趋势。因此，对于强紫外线地区，SBS改性沥青需要加强紫外线对沥青路面的影响。

关键词

沥青路面

SBS改性沥青

紫外线

力学性能

微观形态

在强紫外光辐射下，SBS改性沥青的性能会发生较大的变化，严重影响路面的使用寿命。针对于这种情况一些学者做出了相应的研究。国内长安大学的耿久光等通过四组分和红外光谱等方法对SBS改性沥青老化后官能团的变化进行了细致的研究，表明紫外辐射对改性剂SBS有较大的影响;武汉工程大学的杨兴等通过SBS分离研究的方法，研究了改性剂在紫外线照射工程中的形态变化以及沥青四组分的变化，分析了SBS改性沥青的紫外线照射机理;哈尔滨工业大学的谭忆秋等通过对不同沥青的热氧老化和紫外线照射的研究，发现不同沥青对2种老化存在不同的敏感性，以热氧老化代替紫外线照射存在一定的局限性;长安大学的赵静等通过大量的资料调查、现场调研和室内外强紫外线老化试验，对强紫外线照射环境下公路沥青面层老化破坏机理进行了深入系统的研究，揭示了在强紫外线辐射地区光氧化是造成道路沥青老化的主要原因之一。这些研究均说明紫外辐射对沥青的性能有着较为明显的作用，尤其他们对于SBS改性沥青的在紫外线照射下的四组分、官能团等变化进行了细致的研究，但是对于老化后的性能变化，未能采取进一步的观测，尤其是采用动态剪切流变仪对于沥青在强紫外线环境下发生的变化未能进行细致的研究。

针对于这种情况，本文采用紫外线照射箱模拟沥青在室外收到的强紫外作用下采用动态剪切流变仪研究沥青的力学性能变化情况，并就这种变化展开讨论。

试验设备与材料

本文中涉及到的仪器设备如表1所示，沥青选用SK90号A级基质沥青，沥青具体测试结果见表2所示。改性剂选择线性SBS改性剂，外观为蓬松状颗粒。沥青助剂选择减四线抽出油。

试验方案

采用图1的方式制备SBS改性沥青，再将SBS改性沥青摊成厚度15mm的样品倒入盛样皿中，放入紫外光下进行紫外线照射。基质沥青:SBS改性剂:助剂:稳定剂=:4.8:3.5:0.2，其中SBS改性剂、助剂和稳定剂采用外掺的办法添加。

生产设备:高速分散乳化机;剪切速率:转/min;剪切温度:℃;剪切时间:30min;发育设备:0～℃烘箱，控温精度:1℃;发育温度:℃;发育时间:2.5h。紫外强度在室外和室内的观测采用紫外辐照仪测试，紫外线照射箱:对沥青分别进行紫外线照射0h、10h、20h、50h和h后进行老化观测，对老化后的样品进行测试。

数据分析与讨论

常规性能测试

对于沥青的常规性能测试，包括测试沥青的软化点、针入度、延度、布氏粘度、ＲTFOT后残留针入度比和残留延度。收到试验样品的限制，仅对样品分别收到紫外线照射0h、50h和h，3个时间点进行测试。

从图2中可以看出，随着紫外照射时间的延长，SBS改性沥青的软化点、针入度、延度和残留延度均出现不同程度的降低，而布什粘度和残留针入度则随着紫外照射时间的延长呈现出上升的趋势。这种情况表明SBS改性沥青的高温和低温性能在紫外线下出现了破坏，同时沥青变得更加的粘稠，这是因为在紫外线的作用下，由于紫外线的强度高，破坏力强，使得沥青中尤其是SBS改性剂中的不饱和碳碳双键遭到破坏断裂，造成了沥青性能的下降，同时使得沥青中的芳香分等官能团遭到破坏，导致组分迁移使得沥青变得更加粘稠，这也表明在强紫外线地区，紫外线的强度对沥青破坏影响较大。

荧光显微分析测试主要针对于SBS改性沥青当中的SBS改性剂在受到荧光照射时会激发出黄光的特点，可以直接观测SBS改性剂在沥青当中的分布情况。

SBS改性沥青刚制备完成时，SBS改性剂的颗粒十分明显，呈现出剪切细化后的特征，随着发育熟化的完成，SBS改性剂颗粒进一步细化，从图中很难看出具体的SBS改性剂颗粒。当进行紫外照射50h时，可以明显的看出SBS改性剂颗粒发出的颜色变淡，表明SBS改性剂颗粒出现了老化，当紫外照射h时，SBS改性剂出现了失活的现象，改性剂颗粒展开成碎片状，改性沥青的性能进一步丧失。由图中表明，SBS改性沥青在紫外线的照射下，结合常规性能变化可知，紫外线照射时间的延长，会破坏SBS改性剂颗粒的结构，最终造成改性沥青性能的下降。

模量分析与性能测试

沥青模量反映沥青在不同温度下承受的剪切应力，由于SBS改性沥青既有粘性部分又有弹性部分，因此图中用储存模量反应沥青的弹性部分，损失模量反应沥青的粘性部分。具体结果见图3所示。

从图3中可以看出，沥青的模量均随着温度的升高而下降，表明沥青随着温度的升高抵抗剪切应变的能力变弱，最终在高温下出现软化的现象。同时也可以看出，沥青在受到紫外线不同时间照射的情况下，沥青的模量随着照射时间的延长而增大，表明沥青随着紫外照射时间的延长抵抗剪切应力不断增强，这种情况也可以表明沥青路面在受到紫外线长期照射的情况下，沥青逐渐丧失弹性向刚性过渡，最终在受到超过自身承受剪切力的情况下直接破坏。在60℃左右时，沥青模量从Pa增长到了0Pa，损耗模量从Pa增长到了Pa，二者的增长幅度相同，表明沥青的弹性部分与粘性部分受到了相同幅度的影响，具体到结构上表明SBS改性剂与沥青均受到了较大程度的影响。

频率分析扫描测试

频率基本上代表着沥青路面上车辆的在一定时间内的运行次数，表征沥青承受车辆运行时的状态。通过测试沥青在不同频率下模量的变化，可以分析沥青承受车辆的运行能力。

图4反映着沥青储存模量与损耗模量随着频率的变化而变化的曲线关系，测试温度为58℃，从图中可以看出，随着频率的不断增大，沥青的损耗与储存模量也不断增大，同时随着紫外线光照时间的延长，沥青模量均呈现增大的趋势，且随着时间的频率的增大，增大的趋势越来越明显。频率从1rad/s增长到10rad/s时，损耗模量从0Pa增长到了Pa，储能模量从Pa增长到了0Pa，损耗模量增长的幅度更大，但是增长率基本一致，表明SBS改性剂与沥青收到了相同程度的影响，沥青受到的影响更大。在SBS改性沥青当中，沥青主要影响粘性部分，SBS改性剂影响弹性部分，在紫外线作用下，二者均收到一定程度的影响，基质沥青受到的影响幅度更大。

结论

(1)SBS改性沥青在受到紫外线强度照射时，沥青的性能会出现较大程度的下降，下降的幅度与紫外线的强度和照射的时间正相关。

(2)SBS改性沥青在紫外线照射下，SBS改性剂和沥青有着较大程度的影响，对沥青的影响更大。

全文完。首发于《公路交通技术》技应用技术版年5期。登陆