SBS_SBR复合改性乳化沥青混合料耐久性研究
国家公路发展迅速，而沥青路面因其独特的性能被广泛使用，沥青用量也日趋增加，对其性能要求逐渐苛刻。聚合物改性沥青是铺筑高等级道路路面的理想材料，已成为公路界的共识。通过橡塑材料改性的沥青，其高温和低温性能较普通沥青有很大的提高，目前所用改性剂主要是SBR和SBS两种，而规模生产的改性乳化沥青却只有SBR改性乳化沥青，虽改性效果单一，但其生产工艺简单，生产成本较低，低等级公路使用SBR改性乳化沥青，可以提高路面质量、延长使用寿命；而SBS改性沥青具有高黏度和难乳化的特点，难以得到稳定的SBS改性乳化沥青液，但SBS能够提高沥清的高温性能，抗老化能力和抗疲劳性能，目前被最广泛使用。又基于对改性乳化沥青的研究，本试验提出了SBS-SBR复合改性乳化沥青，对其混合料进行耐久性研究。
乳化沥青的制备
a)把90号基质沥青加热到180-190℃左右，加入SBS改性剂，搅拌20min，加入助剂，经高速剪切器剪切不少于1h，加入SBS改性沥青稳定剂反应15min，制得SBS改性沥青；在热水中加入乳化剂，再加入盐酸调节pH值至1.5-2.5，加入乳液复合稳定剂氯化钙和聚乙烯醇，从而制得皂液，在60-70℃下保温10min。将皂液和SBS改性沥青一同加入到胶体磨中制成SBS改性乳化沥青。b)在65'℃热水中加入乳化剂，然后加入SBR胶乳改性剂，最后加入盐酸调节pH值到1.5-2.5，搅拌均匀，加入氯化钙和聚乙烯醇，制得皂液。把皂液和基质沥青分别装入乳化设备中经胶体磨乳化得成品SBR改性乳化沥青。c)SBS改性乳化沥青和SBR改性乳化沥青在160-180℃内高速剪切0.5h即可形成SBS-SBR复合改性乳化沥青。
试验材料和方法
首先进行改性乳化沥青常规性能试验对比，然后进行混合料试验。采用AC-13连续级配，按照马歇尔设计方法进行设计，所示改性乳化沥青用量为5.1%，利用国产轮碾成型机成型车辙板试件，利用马歇尔击实仪成型马歇尔试件。在60℃下进行汉堡车辙试验，汉堡车辙试验在碾压轮行走完20000次或者试件最大变形达到20mm时停止，用车辙变形率指标来评价混合料的高温车辙性能。然后进行48h的浸水马歇尔残留稳定度试验以检验复合改性乳化沥青混合料的水稳定性。在-10℃低温劈裂试验研究改性沥青混合料的低温劈裂强度、劲度模量以及变形能力等力学指标，并分析其对沥青混合料的低温抗裂性能的改善作用。复合改性沥青BBR试验研究，主要是通过量测沥青结合料在路面最低设计温度下的蠕变劲度S和蠕变速率m来反映沥青结合料的抗低温开裂特性。
试验
三种改性乳化沥青常规性能。在试验条件均相同的试验条件下，比较SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青、SBS-SBR复合改性乳化沥青的性能指标。比较结果可以看出，试验条件相同时，软化点的大小顺序为SBR改性沥青<SBS-SBR复合改性沥青<SBS改性沥青，表明SBS改性乳化沥青的高温稳定性要远远优于SBR，SBS-SBR复合改性沥青的高温稳定性在两者之间，对炎热地区的适应性好，具有更好的抗车辙性能；在延度上，SBR改性乳化沥青要略高于SBS改性乳化沥青，即具有更好的低温性能，SBS-SBR复合改性沥青的延度在两者之间，低温性能较好；从贮存稳定性上来看，SBS改性乳化沥青和SBS-SBR复合改性沥青具有比SBR改性乳化沥青更好的贮存稳定性，适宜工厂化生产以及储存、运输，具有更好的使用性能。
高温性能。在60℃下进行汉堡车辙试验。由试验结果可以看出，90号基质沥青混合料碾压次数最少，但是其车辙变形率最大，抗车辙性能最差，那么高温稳定性最不好；SBS改性沥青混合料的车辙变形率最小，说明其高温稳定性最好，SBS改性乳化沥青可以显著提高沥青、混合料的高温稳定性；SBR和SBS-SBR改性沥青混合料车辙变形率居中，说明加入SBR和SBS改性剂能提高混合料的抗车辙能力，提高其高温稳定性。
低温性能检验。BBR沥青结合料三点简支梁弯曲试验通过量测沥青结合料在路面最低设计温度下的蠕变劲度S和蠕变速率m来反映沥青结合料的抗低温开裂特性。试验在-18℃下进行。试验结果表明，四种沥青低温劲度模量S的大小顺序为：SBR改性沥青<SBS-SBR复合改性沥青<SBS改性沥青<90号基质沥青；m值顺序为SBR改性沥青>SBS-SBR复合改性沥青>SBS改性沥青>90号基质沥青。沥青的劲度模量S越低沥青低温性能越好，m值越大，沥青的低温性能越好，则由此可见SBR改性沥青低温性能最佳，而基质沥青最差，SBS-SBR复合改性沥青的低温性能处于SBR改性沥青和SBS改性沥青之间。基质沥青耐老化性能最差，长期老化后，沥青当中轻质组分挥发，沥青中胶质及沥青质含量增大，沥青变硬。添加改性剂后，改性剂吸收沥青当中的轻质组分溶胀，形成网络结构。使沥青具有了改性剂的一些性质。低温条件下改性剂具有较好的变形能力，使改性沥青的玻璃化温度要比基质沥青低。所以，在相同温度条件下改性沥青的低温性能要好于基质沥青。
水稳定性。采用不同的老化方法对沥青混合料进行短期老化和长期老化，然后进行冻融劈裂试验，分析沥青混合料的水稳定性。对于短期老化试件，先将拌和均匀的松散混合料置于135℃烘箱内加热4h，然后逐个成型；对于长期老化试件，则将成型试件置于85℃烘箱内老化5d成型试件，在-20℃下冰冻16h后在60℃水域中保温24h，然后在25℃、50mm/min加载速度下测试其劈裂抗拉强度；又对成型马歇尔试件进行48h的浸水马歇尔残留稳定度试验。由试验结果可得知，一次冻融劈裂抗拉强度要低于冻融前的冻融劈裂强度，表明混合料经过冻融循环后，其性能下降，水温度性降低；短期老化后的抗拉强度比要大于原样沥青和长期老化后的抗拉强度比，这是因为刚成型后的试件性能逐渐增强，但是经过一次冻融劈裂循环，在水的作用下，其性能下降；原样沥青、短期老化、长期老化的混合料无论是否经过冻融劈裂，其强度是逐渐增大的。劈裂强度大小顺序为SBS改性沥青>SBS-SBR复合改性沥青>SBR改性沥青>90号基质沥青，可以看出，在级配相同的情况下，无论对沥青混合料是否进行老化处理，改性沥青混合料的水稳定性都要强于基质沥青混合料，SBS-SBR复合改性沥青的水稳定性处在SBS改性沥青和SBR改性沥青之间，SBS-SBR复合改性沥青改善了其水稳定性，而对于沥青混合料的水稳性，沥青的性质影响很大，尤其是沥青的感温性，沥青的黏结性及沥青与集料的黏附性，这些影响因素互相关联影响沥青的低温性能和水稳定性，但改性沥青无论在与石料的黏附性方面，还是在感温性方面，都要比基质沥青要好。从劈裂强度的角度来看，短期老化试件在成型过程中，松散混合料置于135℃烘箱内加热了4h，虽然在这4h内，矿料表面沥青膜经受了一定程度的老化，性质会有所改变，如针入度，延度下降、软化点升高，以及沥青膜会变的更加黏稠，但是从沥青和矿料相互作用或吸附角度来看，沥青在较高温度低黏度状态下保持一段时间，有利于增强沥青与矿料表面结构的微孔吸附作用，促使沥青与矿料界面成键，从而增强沥青与矿料的黏附性，所以，短期老化过程虽然使沥青受到一定程度老化，但是沥青轻微老化后黏结力有所增强，加之沥青和矿料之间的黏附性在这一过程中获得提高，从而提高了沥青混凝土的黏聚力，这一现象反映在强度特性上即短期老化试件劈裂强度相对较高。同时也可以说明，适度的老化可以提高沥青混合料的水稳定性，过量的老化会使沥青混合料的水稳定性降低。从劈裂强度试验可以看出，普通沥青混合料和改性沥青混合料都满足规范的要求，SBR和SBS改性乳化沥青混合料比基质沥青混合料的残留稳定度要高，从残留稳定度这一指标来看，SBS、SBR改性剂|有助于改善沥青混合料的水稳定性，SBS-SBR复合乳化改性沥青的改善效果最为明显，达到94.5%。乳化SBS-SBR复合改性沥青改善了沥青混合料的水稳定性，这也为使用乳化SBS-SBR复合改性沥青做黏结料提供了理论依据。
疲劳性能。采用试验温度采用-10℃，加载速率为50mm/min下进行小梁低温弯曲试验以试件最后破坏时的抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯拉劲度模量来评价混合料的低温抗裂性能，试件尺寸和成型方法按照JTG052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703-1993规定的轮碾压实并切割成小梁的方法成型试件，小梁尺寸为50mm×50mm×240mm。由试验结果分析表明SBS-SBR、SBR的低温极限弯拉应变大，基质沥青的极限低温弯拉应变最小，这说明SBS-SBR和SBR改性沥青对沥青混合料的低温性能提高大，SBS改性沥青对混合料的低温性能改善不明显；SBS改性沥青混合料低温变形力稍低于SBR和SBS-SBR改性沥青混合料，是因为SBS本身材料低温条件下的抗弯拉性能要弱于SBR和SBS-SBR。由试验结果可以看出，SBS-SBR复合改性沥青混合料的抗弯拉强度较大，说明复合改性沥青混合料的疲劳寿命较大，具有较强的抗疲劳性能，乳化SBS-SBR复合改性沥青也能够改善其疲劳特性。
结论
a)由SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青、SBS-SBR复合改性乳化沥青常规性能试验可以看出，SBS-SBR复合改性乳化沥青的高温、低温性能较好，储存稳定性跟SBS改性乳化沥青相当，即具有很好的路用性能。b)SBR改性乳化沥青混合料不仅在高温性能、感温性能及抗老化性能效果明显，其低温抗裂性能的改善效果尤为显著。SBS改性乳化沥青能够显著提高沥青路面高温抗车辙、低温抗开裂能力、抗老化能力和耐疲劳性能。SBR改性乳化沥青和SBS改性乳化沥青的耐久性均好于基质沥青。c)SBS-SBR复合改性乳化沥青的高温性能优于SBR改性乳化沥青，低温性能优于SBS改性乳化沥青，抗老化能力和耐疲劳性能较基质沥青都有一定的改善，所以SBS-SBR复合乳化改性沥青具备了SBR改性乳化沥青和SBS改性乳化沥青优异性能。