水工复合改性沥青制备

1.复合改性沥青制备试验方案

通过前期单一改性剂制备的改性沥青的性能检测发现，SBS 改性沥青通过工艺优化后的性能可以满足东北水科院初步提出的技术要求，但经过混合料性能检测，其低温冻断性能仍无法达到- .48^∘C ，因此需要使用复合改性技术对水工沥青的制备工艺进行优化。前期数据表明，SBR 改性与聚醚型聚氨酯改性相较SBS 改性都可以更好的提升沥青的低温性能，因此为进一步提升水工沥青的低温冻断性能，制定了复合改性沥青的制备试验方案。

2. SBS+SBR 复合改性沥青的制备

SBS 和SBR 作为沥青改性剂，各自具有独特的优势。前期的数据也表明，SBS 改性沥青具有优良的高温性能和弹性恢复性能，尤其在高温度条件下表现突出；而 SBR 改性沥青则在低温性能性能方面表现优异。通过将两者复合，可以制备出综合性能更加卓越的改性沥青。

由于SBR 改性剂相对于SBS 改性剂，其分子量更小，反应过程中更容易溶胀，因此在反应前期先进行 SBS 改性，将基质沥青加热至170^∘C ，先加入 SBS 改性剂、稳定剂，剪切机 3000r/min 进行搅拌，保持反应温度为 170～175^∘C ，溶胀 30min 后，加入 SBR 改性剂，提升剪切速率至 4000r/min ，共计反应 3h 后，放入烘箱进行发育 1h，得到 SBS+SBR 复合改性沥青样品。

采用的基质沥青为辽河管输低凝原油与月东原油混合掺练蒸馏后针入度为 189dmm 的减压渣油，SBS 的掺量设定为 5.5% ，SBR 的掺量设定为 2.5% ，稳定剂的掺量设定为 0.2% 。

3. SBS+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青的制备

经前期试验发现，而聚醚型聚氨酯则以低温性能、粘附性等比较优秀，再结合 SBS 改性剂高温性能与抗老化性能，可以制备出综合性能更加优秀的改性沥青。

由于聚醚型聚氨酯改性的反应温度相较于 SBS 改性更低，在140～150^∘C ，因此在反应前期先进行聚醚型聚氨酯改性，将基质沥青加热至 140^∘C ，依次按掺入比例加入相容剂、扩链交联剂、偶联剂，并保持温度在 140～150^∘C ，剪切机 3000r/min 进行搅拌，并将聚醚型聚氨酯预聚体放入烘箱内 90^∘C 预热 1h，停止搅拌，向样品中掺入聚氨酯预聚体，再打开剪切机，继续剪切 0.5h 后，提升加热温度至 170°C ，加入SBS 改性剂、稳定剂，再继续剪切1.5h，放入烘箱进行发育1h，得到 SBS+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青样品。

采用的基质沥青为辽河管输低凝原油与月东原油混合掺练蒸馏后针入度为 189dmm 的减压渣油，SBS 的掺量设定为 5.5% ，稳定剂的掺量为 0.2% ，聚醚型聚氨酯掺量为 15% ，相容剂掺量为 0.6% ，扩链交联剂掺量为 1.5% ，偶联剂掺量为 0.3% ，减四线侧线油掺量为 8% 。

4. SBR+ 聚酯型聚氨酯复合改性沥青的制备

经前期试验发现，而聚酯型聚氨酯则以高温性能、粘附性等比较优秀，再结合 SBR 改性剂低温性能与抗老化性能，可以制备出综合性能更加优秀的改性沥青。

由于聚酯型聚氨酯改性的反应温度相较于 SBR 改性更低，在140～150^∘C ，因此在反应前期先进行聚醚型聚氨酯改性，将基质沥青加热至 140^∘C ，依次按掺入比例加入相容剂、扩链交联剂、偶联剂，并保持温度在 140～150^∘C ，剪切机 3000r/min 进行搅拌，并将聚醚型聚氨酯预聚体放入烘箱内 90^∘C 预热 1h，停止搅拌，向样品中掺入聚氨酯预聚体，再打开剪切机，继续剪切 0.5h 后，提升加热温度至 170°C ，加入 SBR 改性剂，再继续剪切 1.5h，放入烘箱进行发育 1h，得到 SBR+ 聚酯型聚氨酯复合改性沥青样品。

采用的基质沥青为辽河管输低凝原油与月东原油混合掺练蒸馏后针入度为 189dmm 的减压渣油，SBR 的掺量设定为 6% ，聚醚型聚氨酯掺量为 15% ，相容剂掺量为 0.6% ，扩链交联剂掺量为 1.5% ，偶联剂掺量为 0.3% 。

5.5BS+SBR+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青的制备

考虑到聚氨酯改性剂可以与沥青中自由基发生化学反应，其与其他改性剂也可以发生化学反应，为尽量探究复合改性对提升改性沥青低温性能的影戏，因此将 SBS、SBR、聚醚型聚氨酯三种改性剂进行复合改性，以便于最大限度的提升沥青低温性能。

由于聚醚型聚氨酯改性的反应温度相较于 SBS、SBR 改性更低，在 140～150^∘C ，因此在反应前期先进行聚醚型聚氨酯改性，将基质沥青加热至 140^∘C ，依次按掺入比例加入相容剂、扩链交联剂、偶联剂，并保持温度在 140～150^∘C ，剪切机 3000r/min 进行搅拌，并将聚醚型聚氨酯预聚体放入烘箱内 90^∘C 预热 1h，停止搅拌，向样品中掺入聚氨酯预聚体，再打开剪切机，继续剪切 0.5h 后，提升加热温度至 170°C ，加入SBS 改性剂、稳定剂、SBR 改性剂，再继续剪切1.5h，放入烘箱进行发育 1h，得到 SBS+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青样品。

采用的基质沥青为辽河管输低凝原油与月东原油混合掺练蒸馏后针入度为189dmm 的减压渣油，SBS 的掺量设定为 5.5% ，SBR 的掺量设定为2.5% ，稳定剂的掺量为 0.2% ，聚醚型聚氨酯掺量为 15% ，相容剂掺量为 0.6% ，扩链交联剂掺量为 1.5% ，偶联剂掺量为 0.3% ，减四线侧线油掺量为4%。

6.结论

（1） SBS+SBR 与 SBS+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青样品兼具优秀的高低温性能，且能满足东北水科院的技术要求。而 SBR+ 聚酯型聚氨酯与 SBS+SBR+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青样品的低温性能达标，但粘度过大，不利于工程应用。

（2）通过沥青混凝土性能评价试验，发现 SBS+ 聚醚型聚氨酯复合改性沥青样品的各项性能均达到技术要求，且孔隙率较小、渗透系数较低，更适合水工程防渗层的应用。

（3）沥青混凝土低温冻断性能与沥青的脆点新年之间存在关联性。