JSR改性沥青的应用研究报告

JSR 改性沥青的应用研究江苏省交通科学研究院2017年8月25日目录一、前言 (4)二、JSR改性剂与国产SBR改性剂路用性能的比较 (6)（1）感温性评定 (7)（2）高温性能 (9)（3）低温性能 (9)三、JSR改性沥青混合料路用性能的评价 (11)（1）石料的路用性能指标，密度和筛分试验 (11)（2）确定目标配合比和级配曲线 (12)（3）JSR沥青混合料马歇尔稳定度试验并确定最佳沥青用量 (14)（4）JSR沥青混合料高温稳定性 (16)（5）JSR沥青混合料低温抗裂性 (16)（6）JSR沥青混合料水稳定性 (17)四、SBR改性沥青混合料施工工艺 (18)（1）SBR改性沥青混合料的生产和拌和 (18)（2）SBR改性沥青混合料的运输 (19)（3）SBR改性沥青混合料的摊铺 (19)（4）SBR改性沥青混合料的碾压 (20)五、SBR改性沥青路面使用性能 (21)（1）修筑试验路 (21)（2）试验路路况调查 (21)六、SBR改性沥青在我省的适用性 (22)（1）技术性分析 (22)（2）经济性分析 (22)一、前言随着公路建设的发展及社会经济水平的提高，行车对路面的要求也越来越高。

普通沥青混凝土路面已很难满足现代交通对沥青混凝土路面高、低温等方面的技术要求。

因此，近年来改性沥青技术在世界各地得到飞速的发展。

就我国及我省的情况来说，由于SBS改性设备的发展，聚合物、SBS改性沥青已得到广泛的使用。

从聚合物改性剂的性质来说，SBS和SBR与PE、EV A等改性剂相比更适合北方寒冷地区，因为SBS和SBR不仅可以改善沥青及沥青混合料的高温稳定性、水稳定性，而且可以改善沥青及沥青混合料的低温抗裂性质。

这是这两种改性剂的突出特点。

就SBS与SBR而言，SBR在改善沥青的低温抗裂性方面的效果更加突出，因此，利用SBR类改性剂修筑我省的改性沥青路面有着十分重要的意义。

通过试验研究解决SBR 改性沥青的掺配工艺及技术要求，试验研究解决SBR改性沥青及其混合料的高、低温技术性质，对今后我省修筑SBR改性路面具有重要的参考意义。

改性沥青是近二十年来发展起来的新技术。

国内近十年来也开始大量使用改性沥青技术，各种不同的改性剂如：SBS、SBR、SB、PE、EV A等都有不同程度的使用，其中，SBS使用的范围最广，使用量最大，其次是SBR，再次是PE、EV A等。

由于各种改性剂的路用性质不同以及使用方法的差异，限制了改性剂的应用，例如：在缺少胶体磨或高速剪切设备的情况下，SBS改性沥青的使用受到了极大的限制。

随着高速剪切设备的大量普及，SBS改性沥青得到了大量的推广使用。

相对而言，SBR(氯丁胶乳)改性沥青虽然具有很好的高、低温路用性质，也不需要特殊的加工设备，但是由于以前的SBR中的水分占的比例较大，一般的SBR比较容易破乳，给施工带来很多不便，极大地限制了SBR的使用。

随着SBR的改进，SBR配制，无论是路用性质，还是施工性质都有了很大程度的改善。

因此，SBR在改性沥青中所占的比例已经开始逐渐上升。

本研究报告主要总结下列内容：1．JSR改性剂与国产SBR改性剂路用性能的比较2．JSR改性沥青混合料路用性能的评价：（1）JSR改性沥青混合料的高温稳定性；（2）JSR改性沥青混合料的低温抗裂性能；（3）JSR改性沥青混合料水温稳定性能；4．SBR改性沥青混合料施工工艺5．SBR改性沥青路面使用性能6．SBR改性沥青路面经济性二、JSR改性剂与国产SBR改性剂路用性能的比较这里所示JSR胶乳是日本国JSR株式会社生产的“路得”牌U 系列胶乳，包括：路得U-A、路得U-II和路得U-B。

它是根据沥青的不同组分选择不同改性剂的牌号，比如：中东原油生产的壳牌沥青、南韩沥青应选择U-II改性剂，盘锦沥青应选择U-A改性剂。

从而达到较理想的改性效果。

由于沥青材料的感温性和高、低温性能与沥青路面的施工（如拌和、摊铺、碾压）和使用性能（如高温稳定性和低温抗裂性）都有着密切的关系，所以这里我们选用本省常用的盘锦沥青（大庆联谊110#）与日本国寒区常用的南韩SK-90#沥青作为基质沥青，首先把南韩SK-90#沥青分成三组，取其中两组分别掺入4%和5%的JSR胶乳对其改性，然后把大庆联谊110#沥青也分成三组，取其中两组分别掺入5%的JSR胶乳和国产SBR胶乳对其改性，对这六组试验沥青分别进行三大指标试验，根据试验结果（见下表），分析JSR改性沥青与国产SBR改性沥青在感温性和高、低温性能上的差别，以及两种不同基质沥青都用JSR胶乳改性后在感温性和高、低温性能上存在着的不同。

①南韩SK-90#沥青掺4%和5%JSR（路得U-II）改性沥青试验结果②大庆联谊110#沥青掺5%JSR （路得U-A ）改性沥青试验结果③大庆联谊110#沥青掺5%SBR （国产）改性沥青试验结果（1）感温性评定南韩SK-90#沥青原样：针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R s g c T P =259.465.82lg 800lg --=0.045 针入度指数PI=1050130-+A = -0.77659 掺4%JSR ：针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R sg c T P =252.552.80lg 800lg --=0.033针入度指数PI=1050130-+A= 1.3044 掺5%JSR ： 针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R s g c T P =2515.569.76lg 800lg --=0.03265 针入度指数PI=1050130-+A= 1.3952 大庆联谊110#沥青原样：针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R s g c T P =253.44105lg 800lg --=0.0456 针入度指数PI=1050130-+A = -0.86679 掺5%JSR ：针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R s g c T P =253.6378.85lg 800lg --=0.025319 针入度指数PI=1050130-+A= 3.239585 掺5%国产SBR ：针入度—感温性系数A=25lg 800lg &5,100,25--︒B R s g c T P =255273lg 800lg --=0.03851 针入度指数PI=1050130-+A= 0.254676 通过比较上述不同改性沥青的针入度指数可以看出，日本国的JSR 改性沥青的针入度指数要比国产SBR 改性沥青的针入度指数高，这说明日本国的JSR 改性沥青要比国产SBR 感温性低。

同理，掺5%JSR 大庆联谊110#沥青的感温性低于掺4%或5%JSR 的南韩SK-90#沥青，这表明就感温性而言掺5%JSR 大庆联谊110#沥青优于其它几种试验沥青。

（2）高温性能通过比较上述试验沥青的软化点可以看出，用JSR 改性的沥青软化点高于国产SBR 改性沥青的软化点，这说明用JSR 改性的沥青比国产SBR 改性沥青的高温性能好。

同理，掺5%JSR 的大庆联谊沥青高温性能高于掺4%或5%JSR 的南韩SK90#沥青，这表明就高温性能而言掺5%JSR 大庆联谊沥青优于其它几种试验沥青。

（3）低温性能这里我们假定沥青软化点时的针入度值为800（1/10mm ）则根据公式 T 1.2=Ak -2.1lg ∵ k=A T ⨯-800800lg∴ T 1.2=A k -2.1lg =AA T )800(lg 2.1lg 800⨯--=A T 2.1lg 800lg 800-- 南韩SK-90#沥青原样：T 1.2=A T 2.1lg 800lg 800--=045.0824.29.46-=－15.8℃ 掺4%JSR ：T 1.2=A T 2.1lg 800lg 800--=033.0824.22.55-=－30.375℃ 掺5%JSR ：T 1.2=AT 2.1lg 800lg 800--=0327.0824.215.56-=－30.21℃ 大庆联谊110#沥青原样：T 1.2=AT 2.1lg 800lg 800--=046.0824.23.44-=－17.09℃掺5%JSR ：T 1.2=AT 2.1lg 800lg 800--=025319.0824.23.63-=－48.23℃ 掺5%SBR ：T 1.2=AT 2.1lg 800lg 800--=03851.0824.252-=－21.33℃ 通过比较上述试验沥青的当量脆点T 1.2可以看出，用JSR 改性的沥青脆点T 1.2低于国产SBR 改性沥青的脆点T 1.2，这说明用JSR 改性的沥青比国产SBR 改性沥青的低温性能好。

同理，掺5%JSR 的大庆联谊沥青低温性能好于掺4%或5%JSR 的南韩SK90#沥青，这表明就低温性能而言掺5%JSR 大庆联谊沥青优于其它几种试验沥青。

综上所述，用JSR 改性的沥青不仅在延度上比国产SBR 改性沥青性能优越，其感温性、高低温性能都明显优于国产SBR 改性沥青。

不仅如此，研究还发现用JSR 改性后的大庆联谊110#沥青各项性能优于JSR 改性的南韩SK-90#沥青。

所以我们选择JSR 改性的大庆联谊110#沥青作为后面混合料试验和试验路所用沥青。

三、JSR改性沥青混合料路用性能的评价根据试验路所用的石料为牡丹江的夏崴子采石场生产的玄武岩碎石。

因此，JSR沥青混合料试验也是用夏崴子石料进行试验。

（1）石料的路用性能指标，密度和筛分试验①夏崴子玄武岩碎石各项路用性能指标试验石料试验结果②夏崴子玄武岩碎石及所用砂、矿粉的密度③夏崴子玄武岩碎石及所用砂、矿粉的规格及筛分结果（2）确定目标配合比和级配曲线根据绥满连接线沥青混合料的设计要求，我们选择了近年来我省常用的AC-16I黑龙江调整型级配，级配范围和级配曲线如下表：（3）JSR沥青混合料马歇尔稳定度试验并确定最佳沥青用量选用大庆联谊110＃沥青作为基质沥青，其原因有二：1、通过对前面几组改性沥青的试验，掺JSR胶乳后大庆联谊110＃沥青在路用性能上要好过其他几组试验沥青；2、大庆联谊沥青提炼于盘锦欢喜岭油田，与目前我省使用较多的盘锦沥青为一个油田，各项技术指标非常接近。

确定了基质沥青后，需要进行室内JSR胶乳的掺配工作。

根据要求的JSR胶乳总固物的含量，按比例缓慢地向热沥青（大庆联谊110＃）中加入JSR胶乳，掺加JSR胶乳的速度以不产生“溢锅”现象为宜；JSR胶乳加完后，应继续保温搅拌，待搅拌均匀后就制备成了JSR改性沥青，便可进行沥青混合料各项试验。