《SBS改性沥青》PPT课件.ppt

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1、平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS改性沥青,讲 解：王鸿臣 制作人：刘 攀 王鸿臣,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,讲解内容,SBS介绍SBS改性沥青介绍SBS改性沥青应用前景,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,一 SBS介绍,基本性质：物理性质：外观：为白色疏松柱状固体。相对分子质量：线型SBS平均相对分子质量8万12万，星型SBS平均相对分子质量14万30万。相对密度：0.920.95。溶解性：SBS溶于环己烷、甲苯、苯、甲乙酮、醋酸乙酯、二氯乙烷，不溶于水、乙醇、溶剂汽油等。化学性质：SBS的相对分子质量对性能有很大影响，相对分子质量大，溶液黏度大，粘接强度高。产品中的单体组成比

2、很重要，随着苯乙烯与丁二烯之比S/B增大，聚合物溶液黏度变小，拉伸强度和硬度增加。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,一 SBS介绍,性能：具有优良的拉伸强度、弹性和电性能，永久变形小，屈挠和回弹性好，表面摩擦大。耐臭氧、氧，紫外线照射性能与丁苯橡胶类似。透气性优异。由于主链含有的双键使SBS耐老化较差，在高温空气的氧化条件下，丁二烯嵌段会发生交联，从而使硬度和黏度增加,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,定义：基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。,平生不做皱

3、眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,特性：1.温差较大的地区有很好的耐高温、抗低温能力 2.有较好的抗车辙能力，其弹性和韧性好 3.提高了路面的抗疲劳能力，特别是在大流量、超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形 4.粘结能力特别强，能明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性 5.提高了路面的抗滑能力 6.增强了路面的承载能力 7.减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象 8.减少因车辆渗漏柴油、机油和汽油而造成的破坏,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,SBS改性沥青的生产：溶胀剪切发育,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,生产工艺流

4、程,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,工艺流程,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,设备,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,SBS改性沥青机理：沥青改性是通过改善沥青体系的内部结构实现对沥青物理性能的改善的。改性沥青相容体系的稳定性有两个含义，一个是体系的物理稳定性，即在热储存过程中聚合物颗粒与沥青相不发生分离或离析；另一个是化学稳定性，即在热储存过程中随时间的增加改性沥青的性能不能有明显的变化。改性沥青的相容性和稳定性，都需要通过基质沥青和聚合物间配伍性研究及加入适宜的助剂实现。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,改性机理沥青与聚合物混合形成相容体系，改

5、善了沥青的使用性能。根据沥青的改性原理，不论是聚合物吸附了沥青中的油分溶胀后分布在沥青中，还是聚合物吸附了沥青中的油分溶胀后形成连续相，沥青重组分分布在聚合物相中，都是因为聚合物的存在改善了沥青的高、低温性能，并且后者在更大程度上反映了聚合物的特性，因此，聚合物吸附沥青中的油分形成连续的网状结构，是最大限度发挥聚合物改性作用的关键。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,改性机理：改性沥青网状结构形成的一种说法是聚合物吸附、溶胀、发生相转化的过程。在聚丙烯改性沥青过程中，高温下的聚合物吸附沥青中的油分，并溶胀体积扩大，链扩展，当聚合物的量达到一定值时，溶胀后聚合物的体积达到连续

6、相所需要的体积时，体系发生相转化，聚合物由分散相转化为连续相，沥青球形颗粒分布在聚合物连续相中。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二 SBS改性沥青,改性机理：改性沥青网状结构的形成的第二种说法是聚合物缠绕沥青第二结构的过程。这一说法的前提是基质沥青第二结构的存在。这种说法认为，基质沥青中缩合度较强的芳香环具有带正电荷和负电荷的极性部分，这种分子的存在使得基质沥青体系具有了像蛋白质、尼龙一样的棒状类似聚合物的结构，这种结构赋予了沥青一定的弹性，沥青中的中性部分分散在棒状结构中，使体系的粘度增加。当体系加热时，这种棒状结构被破坏，当然这种破坏是可逆的2。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,二

7、SBS改性沥青,改性机理：沥青经SBS改性后，没有改变自身及沥青分子的化学结构单元，改性过程以物理改性为；SBS易吸收沥青中的饱和分发生溶胀，溶胀后的SBS极性更接近胶质；SBS与沥青组挤的部分相容性改变了沥青组分分布，从而影响沥青的相态转变；沥青组分对聚合物粒子的充分溶胀和聚合物粒子对沥青组分的良好吸附是对沥青进行聚合物改性、提高沥青性能的基础，沥青组分对聚合物粒子的溶胀和聚合物粒子对沥青组分的吸附是一个动态的过程，这种动态过程会对聚合物改性沥青的空间三维网状结构产生很大的影响，进而影响其性能3。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.3 改性机理小结,SBS是用阴离子聚合方法制得的丁二烯、

8、苯乙烯热塑性橡胶。作为第三代橡胶，其重要特征是微观呈两相分离（待续）。SBS较其它聚合物改性沥青的效果更好的原因，就在于SBS两相分离的特征，使SBS与沥青这一混合物具有更好的相容性。SBS一般是以微小颗粒(um级)的形式分散悬浮于沥青中，形成以沥青为连续相、SBS为分散相的海岛结构。SBS改性沥青 内存在三种区域结构:SBS相、沥青相和SBS与沥青之间的界面层。改性沥青生产中尽量减小SBS颗粒粒径，增加SBS与沥青的接触面积，也有利于SBS与沥青分子之间的相互扩散1。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.4 SBS改性沥青效果与基础沥青的关系,SBS和沥青的相容性与基础沥青的组成有关，因此

9、，沥青组成不同，改性效果也不同。沥青中沥青质的增加，有利于改善改性沥青的应力应变行为，但也影响到SBS在沥青中的相容稳定性;沥青中的芳香分增加，有利于SBS-沥青相容稳定体系的形成，但过高的芳香分，将明显降低改性沥青的软化点与内聚力。一般来说，沥青中芳香分应达30%以上，而沥青质含量在510%，可使改性沥青的效果较理想。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,基质沥青对SBS改性沥青性能的影响,石油大学刘国祥等认为：对于此种沥青，芳香分含量高的基质沥青相容性好。因而，可在一些芳香分含量不高的沥青中加入一些润滑油馏分糖醛抽出油以改善SBS与沥青的相容性。日本JSR合成橡胶株式会社提出：参数Ic=(沥

10、青质+饱和分)|（芳香族+树脂）来评定其相容性。值愈大，则相容性越差。也有学者认为：要满足好的相容性，选用基质沥青的芳香度大于（0.28+0.004A），其中A是沥青质的百分含量。及芳香度与沥青中软沥青质的平均相对分子质量的比值在之间。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,沥青基质对改性沥青影响小结,用于SBS改性的沥青不能有过高的沥青质含量和过低的芳香烃含量，其芳香化合物与树脂的质量分数应为85%89%，沥青质的质量分数为1%5%，沥青的针入度应大于100 mm。此种沥青改性效果较好56。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS加入量对改性沥青的性能影响,SBS加入沥青后吸收沥青的软沥青质组

11、分，引起沥青组分的重新分配（饱和分明显减少，芳香分、胶质及沥青质都有不同程度的增加）。共混物中的SBS以下述三种结构同时存在:(1)SBS本身在沥青中形成网状结构;(2)SBS与沥青形成凝胶结构;(3)SBS吸附沥青。三种结构中，形成“网状结构”部分对提高改性沥青的综合性能贡献最大，而“网状结构”的形成与SBS加入量密切相关。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS含量的影响分析,当SBS含量较少时，其在沥青中呈均匀分布，随着SBS剂量的增加其比表面积增大，改性后饱和分的减少量也增大，相容性趋好，改性效果渐渐显著。当SBS含量较多时，其在沥青中呈连续分布，分散度变小，随着SBS剂量的增加其比

12、表面积也变小，对饱和分的吸收量也减小。因此SBS在沥青中由分散相向连续相转变所对应的那一点上必然存在饱和分变化的极值点，极值点所对应的SBS加入量可获得最好的改性效果，继续增加SBS量改性效果与低剂量时相当，而剪切施工成本和原料成本反而增加。由此可见，SBS的加入量最好控制在46的范围内,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS自身性质对改性沥青的影响,Kraus7认为要使SBS形成网络结构而有效地改性沥青SBS必须满足以下几方面的要求:首先SBS须富含B链段，而且该聚合物必须有两个S嵌段或含有一个合适的支化点，另外还要求S嵌段相对分子质量大于10000。很多研究表明，SBS化学结构、平均分子

13、量、嵌段比、膨化度等均对改性沥青性质产生影响,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS 化学结构（星型或线性）的影响,星型结构中有化学交联点，通常平均分子量也高，如果采用星型SBS与配伍性较好的基础沥青组合，往往能得到综合性能较优的改性沥青，但由于被分散的星型SBS微粒形变能力比线型差，故其延度常不如线型SBS改性沥青。机理：，由于改性沥青延度测定时温度较低，在低温下沥青的形变能力已经很差，试件的变形，主要来自于被分散的SBS微粒，星型SBS由于分子量大分子间相互作用力也大，且有化学交联，分子之间的相对运动比较困难，在相同外力作用下形变量小，因此在延度试验中拉伸时，在微粒之间产生的滑动变形相对

14、容易。而微粒之间聚集的应力导致微粒之间产生早期位移，因应力集中而断裂；而分散在沥青中的线型SBS微粒的形变能力较大，产生同样形变量时外力较小，因此伸长率大，延度相对大。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS 化学结构（星型或线性）的影响,除化学结构之外，延度还受多种因素如嵌段比、分子量等的影响，比较星型和线型SBS对延度的贡献并不容易。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS中凝胶含量对改性沥青的影响,SBS中凝胶的存在可使SBS试片在拉伸时因应力集中而提前断裂，从而降低SBS的物理机械性能。但因沥青成分复杂，其中杂质较多，SBS中的少量凝胶对改性沥青的性能影响有限。凝胶含量并不是关键控

15、制指标，可适当放宽。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS影响小结,SBS改性沥青效果与基础沥青有密切关系。用于SBS改性的沥青不能有过高的沥青质含量和过低的芳香烃含量。SBS加入量直接影响其改性沥青效果。当SBS质量分数达到4时，改性沥青软化点和延度方能得到显著提高。但当质量分数超过6以后，改性沥青延度和软化点变化值又趋于平缓。综合考虑改性沥青成本和效果，SBS的加入量以46为宜。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS影响小结,3.SBS的自身性质对改性沥青性能影响显著，其化学结构、分子量、嵌段比和膨化度对改性沥青均有影响。为提高改性沥青性能，SBS嵌段比可根据所用基础沥青的芳香份含

16、量做一定调整，其膨化度必须能够保证SBS在现有工艺条件下充分溶胀和扩散；在满足沥青改性工艺和设备要求的前提下，SBS分子量适当大些有利于提高改性沥青性能。SBS中的凝胶含量对改性沥青性能影响不大.,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,SBS改性沥青技术要求,公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)规定SBS改性沥青须满足以下要求。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.4 SBS沥青混合料的施工,SBS沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青，正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延长公路的寿命。与AH-70基质沥青相比，SBS沥青的粘度和软化点显著增加，SBS

17、沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,运输的技术要,SBS沥青在生产工厂装车温度必须保持在160以上，运到混合料拌合场的温度不应低于140,运输车辆须在24小时内运到指定地点，并及时把沥青泵送到沥青储存罐中.,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.4.2 沥青拌合场储存的技术要求,SBS沥青的储存温度应保持在150左右，若温度低于所要求的储存温度，SBS沥青的粘度过大，从而导致沥青罐的油管路堵塞，最后只能停产修理。沥青热拌厂应尽量少储存SBS沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存贮是不宜超过24h当一天的施

18、工任务完成后，应尽量用完罐中的沥青，或者给沥青罐加满沥青，或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内，以减少沥青与空气接触的表面积，从而防止沥青老化为保证SBS改性沥青的均匀性，应在贮存罐顶部安装搅拌器，或用贮存罐中自带搅拌器，搅拌器每3小时搅拌一次，搅拌时间每次20分钟,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,泵送的技术要求,SBS沥青运输、储存温度要求较高，当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中，由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼，从而影响沥青的泵送能力，建议使用网眼较大的过滤器（9.5mm以上），同时加强沥青管线的保温措施，以防止管线中的SBS沥青温度降低堵塞管线。,平生不做皱眉事

19、世上应无切齿人！,拌合、运输的技术要求,为保证沥青混合料的质量更稳定，沥青用量更准确，宜采用间隙式拌和机拌和。拌和必须均匀，只有SBS沥青改性剂完全分散在沥青中，才能充分发挥其效能，对于密级配（AC-13I）混合料，应做到拌合后的混合料均匀一致，无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。由于SBS改性沥青混合料的施工温度要求较高，建议拌合温度控制在160,运输车必须加盖篷布或其它保温材料，防止结合料表面结硬，为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求，必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料，决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。,平生不做皱眉事 世上应无切齿

20、人！,摊铺的技术要求,SBS沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工，以减少摊铺机和压路机的停顿，应尽量减少橫缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度，表面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于SBS沥青粘度较大，粘附力强，用部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构，胶轮易粘附混合料细颗粒，影响平整度，所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2米/分钟，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途停顿提高摊铺过程中的预压密实度。改性沥青SBS混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤振捣频率，使剩余压实系数减少，初压的痕迹也极小，

21、进而确保路面的最终平整度。,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.4.6 碾压的技术要求,对于密级配型混合料，其适宜的碾压温度范围是130150，其最终碾压温度不低于110。SBS沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行：按照“紧跟、慢压、高频、低幅”“碾压八字方针进行碾压，压路机必须紧跟摊铺机的后面，只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果，压实速度控制在45km/h。碾压速度均衡，倒退时关闭振动，方向要逐渐地改变，不许拧着弯行走，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置。突然刹车或停车休息，通过南二路第一、二合同段SBS沥青试验段

22、，确定的压实工艺为DD110或DD130压路机23档各碾压3遍，即初压1遍，高频低幅振动碾压2遍，终压2遍。特别注意：施工时若发现压路机粘轮时，用洗衣粉水较好.,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.4.7 SBS沥青混合料的质量控制,对于沥青面层混合料，现场的压实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论密度以每天实测为准，测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验（真空法）（T071193）”进行。现场沥青混合料空隙率为3%6%。表面层沥青混合料压实度的检验，以实测芯样为准.,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,2.5 SBS改性沥青的常见问题,老化是主要存在的问题。主要体现在翅起，开裂。回光层的退光，起不到一定的绝热作用,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,三 SBS改性沥青的应用,主要应用于公路建设 制作防水涂料,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,参考书目,1 路用新材料（白俄罗斯 B.A.韦连科著；汪福卓译）2 石油沥青的生产与应用。张德勤，范耀华，师洪俊。中国石化出版社3 SBS改性沥青机理研究。石油沥青。王涛，才洪美，张玉贞4.百度搜索,平生不做皱眉事 世上应无切齿人！,演讲结束 谢谢,