法賽對SBS改性瀝青高低溫性能的影響

徐 波，鄒曉勇，顧一春

（1.河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098；2.金華市公路管理處，浙江 金華 321300）

法賽對SBS改性瀝青高低溫性能的影響

徐 波1，鄒曉勇2，顧一春1

（1.河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098；2.金華市公路管理處，浙江 金華 321300）

為研究法賽（溫拌瀝青添加劑）對SBS改性瀝青高低溫性能的影響，采用軟化點試驗、動態(tài)剪切流變試驗、延度試驗以及彎曲梁流變試驗，以測試其高低溫性能的變化。試驗結果表明：摻加法賽溫拌劑后，SBS改性瀝青的軟化點和破壞溫度值提升的最大幅度分別為16.0%和16.2%，使其高溫性能得到較大的改善；但同時其延度和彎曲流變性能降低，低溫抗裂性能變差。建議法賽溫拌劑的合理摻量為3%。

溫拌劑；改性瀝青；高低溫性能

0 引言

在2000年歐洲瀝青國際會議上第一次提出溫拌瀝青混合料（WMA）之后，世界各國開始大力研究、應用溫拌瀝青混合料，使其得到廣泛應用［1］。

美國從2002年開始引入溫拌瀝青混合料技術。2005年，美國瀝青路面協(xié)會（NAPA）和聯(lián)邦公路局（FHWA）聯(lián)合發(fā)起組建了溫拌瀝青混合料技術研究組。到2007年3月，美國公路聯(lián)合研究項目（NCHRP）也開始著手研究溫拌瀝青混合料配合比設計，這項研究目的在于制定出溫拌瀝青混合料級配設計范圍和性能測試規(guī)范，從而為溫拌瀝青混合料的施工進行技術指導。2008年3月，NCHRP已經開始研究溫拌瀝青混合料的施工性能和氣體排放以及路用性能，于2011年9月完成。目前，美國幾乎所有的州都在研究溫拌瀝青混合料，并且德州和加州已經開始把溫拌瀝青混合料技術納入他們的規(guī)范中［2－3］。

中國從2000年起開始關注溫拌領域。在2005年9月中國鋪設了第1條基于乳化瀝青的溫拌瀝青混合料路面。隨后，上海地區(qū)在高速公路上利用Meadwestvaco公司的溫拌技術進行了溫拌薄層瀝青混合料罩面的試驗路施工，而后溫拌技術逐步開始發(fā)展起來。從鋪筑路面的外觀及檢測結果看，溫拌混合料施工取得了較好的效果。溫拌瀝青混合料各項性能指標不但能夠達到相同材料、相同級配下的熱拌瀝青混合料的指標，而且具備減少燃料消耗及瀝青煙的排放，降低對環(huán)境的污染和對施工人員健康的損害等優(yōu)勢［4－6］。法賽（fasir）是一種近年來較常用的溫拌劑，本次主要研究其對SBS改性瀝青的高低溫性能的影響。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗瀝青采用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯（SBS）改性瀝青。按規(guī)范［7］對SBS改性瀝青的基本性能指標進行了測試，結果如表1所示。溶解度是指瀝青試樣在三氯乙烯中的可溶物的含量，表1中的溶解度是指SBS改性瀝青在三氯乙烯中質量有99.7%可以溶解。第2個延度是瀝青短期老化后的延度。

溫拌劑：法賽溫拌瀝青添加劑是一種新型的瀝青溫拌劑，通常狀態(tài)下是白色固體顆粒。在使用過程中可直接加入到熱瀝青中，只需要經過簡單攪拌即可完全溶于熱瀝青，并且可以有效降低瀝青黏度。

1.2 試驗方法

1.2.1 軟化點試驗

軟化點是瀝青從黏塑狀態(tài)向黏流狀態(tài)轉變的臨界溫度，它在實質上反映了瀝青的等黏溫度。軟化點指標可以很好的評價瀝青的高溫性能，軟化點高則其等黏溫度也高，即其高溫穩(wěn)定性良好［8］。

表1 SBS改性瀝青

1.2.2 動態(tài)剪切流變試驗

動態(tài)剪切流變儀能夠有效地研究瀝青材料真正的力學響應。高性能瀝青路面（Superpave）給出的瀝青規(guī)范中采用的是G*／sinδ作為評價瀝青性能的高溫技術指標［9－11］，這種試驗方法使得瀝青處在動荷載的作用下，表征了瀝青的動黏彈性質。采用動態(tài)剪切流變儀（DSR）進行溫度掃描試驗，獲得在25～80℃，不同溫度T對應的車轍因子G*／sinδ，進而建立車轍因子對數lg（G*／sinδ）－溫度T曲線圖，并對曲線進行回歸分析，得到SBS改性瀝青的試樣在G*／sinδ＝1 kPa（老化前試樣）時的破壞溫度值，據此判斷SBS改性瀝青膠結料試樣的高溫性能。其中，破壞溫度值越大，表明材料的高溫性能越好。所以動態(tài)剪切流變試驗比常規(guī)的針入度、軟化點、延度等經驗指標更能反映荷載、時間和溫度變化時瀝青流變性質的變化狀態(tài)［12］。

1.2.3 延度試驗

延度反映了瀝青膠結料的延伸性能，體現了瀝青路面抵抗低溫開裂的能力。試驗采用LYY-7C型調溫調速瀝青延伸儀，參考規(guī)范要求選擇了5℃作為延度試驗溫度。

1.2.4 彎曲梁流變試驗

彎曲梁流變試驗對膠結料低溫性能的評價主要依靠兩個參數：①蠕變勁度S，即膠結料抵抗荷載的能力；②m值，即荷載作用時瀝青勁度隨時間的變化率。并且規(guī)范規(guī)定蠕變勁度S不能過大，松弛速率m不能太小。在Surperpave設計體系和瀝青結合料路用性能規(guī)范中要求的是60 s時的S值和m值［13］。試驗采用美國CANNON公司生產的彎曲梁流變儀，選擇－12℃、－18℃、－24℃作為試驗溫度。

2 試驗結果與分析

2.1 軟化點

對添加不同摻量法賽溫拌劑的SBS改性瀝青膠結料進行軟化點試驗，其測試結果如表2所示。從表2可以看出：摻加2%的法賽溫拌劑后，SBS改性瀝青的軟化點提升較大，增幅達到16.0%。當溫拌劑的摻量逐漸增加到3%和4%后，SBS改性瀝青的軟化點升高不明顯，增幅僅為3.2%和2.6%。僅僅從軟化點這個指標看，溫拌劑的摻入可以改善SBS改性瀝青的高溫性能。

2.2 破壞溫度

對添加不同摻量法賽溫拌劑的SBS改性瀝青膠結料進行車轍因子G*／sinδ測試，以計算出不同摻量下的SBS改性瀝青膠結料的破壞溫度，車轍因子測試結果如表3所示。表3中得到了25～80℃的不同的溫度T對應的車轍因子G*／sinδ，建立車轍因子對數值lg（G*／sinδ）－溫度T曲線圖，如圖1所示。

表2 SBS改性瀝青軟化點 ℃

表3 SBS改性瀝青車轍因子

圖1 SBS改性瀝青l(xiāng)g（G*／sinδ）-T關系圖

根據回歸擬合的公式，計算G*／sinδ＝1 kPa時的溫度，即破壞溫度。計算結果如表4所示。

表4 SBS改性瀝青破壞溫度

分析表4可以看出：隨著法賽溫拌劑摻量的增加，SBS改性瀝青的破壞溫度值逐漸增大。摻加2%的法賽溫拌劑后，SBS改性瀝青的破壞溫度值提升幅度最大，增幅達到16.2%。隨著溫拌劑的摻量由3%增加到4%時，其破壞溫度值與2%摻量時的區(qū)別不大。由此，建議法賽溫拌劑的摻量為3%。

表5 SBS改性瀝青延度 cm

2.3 延度試驗

對添加不同摻量法賽溫拌劑的SBS改性瀝青膠結料進行延度試驗，其測試結果如表5所示。

從表5可以看出：SBS改性瀝青的延度隨著法賽劑量的增加而增大，但是低于SBS改性瀝青的延度。延度指標顯示法賽溫拌劑的加入對SBS改性瀝青延度的影響是不利的。

2.4 彎曲梁流變試驗

彎曲梁流變試驗選用－12℃、－18℃、－24℃的蠕變勁度S和蠕變速率m作為結合料低溫抗裂性能的評價指標。彎曲梁流變試驗軟件自動記錄各溫拌橡膠瀝青結合料60 s的S和m值，見表6。

表6 試驗60 s的S和m值

蠕變勁度S反映材料的低溫性能，S值越大，彎曲流變性能越差。蠕變速率m反映材料的松弛能力，m值越大，松弛能力越強，m值大的材料當遇到溫度急劇下降時，往往不易開裂，具有較好的低溫性能。

由表6可以看出：隨著溫度的降低，S值明顯增大，m值減小，表明SBS改性瀝青的低溫性能隨著溫度的降低而顯著下降。隨著溫拌劑劑量的增加，SBS改性瀝青的勁度模量也隨之增加，這表明隨著法賽溫拌劑劑量的增加，SBS改性瀝青的彎曲流變性能在變差，法賽溫拌劑會對SBS改性瀝青的低溫性能產生不利影響。在－18℃條件下，當法賽溫拌劑劑量≥3%時，勁度模量S值才大于未添加溫拌劑的SBS改性瀝青的勁度模量，說明溫拌劑只有達到一定的劑量才會對SBS改性瀝青產生不利的影響。

3 結論

（1）通過分析和比較不同法賽摻量下的SBS改性瀝青的軟化點和破壞溫度值，法賽溫拌劑可以較為顯著地提高其高溫性能。

（2）從延度、蠕變勁度模量S值和蠕變曲線斜率m值來看，法賽溫拌劑會使SBS改性瀝青的低溫抗裂性能有所降低，所以法賽溫拌劑的摻量不應過多，但此時的低溫性能仍能滿足規(guī)范要求。綜合法賽溫拌劑對SBS改性瀝青高低溫性能的改善效果，建議法賽溫拌劑的適宜摻量為3%。

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U416.217

A

1672－6871（2014）06－0057－04

江蘇省科技廳基金項目（BK2011746）

徐 波（1990－），男，江蘇宿遷人，碩士生；鄒曉勇（1977－），男，浙江金華人，工程師，主要研究方向為路面結構與材料.

2014－03－27