徐 波，鄒曉勇，顧一春

（1.河海大學(xué)土木與交通學(xué)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(xué)土木與交通學(xué)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(diǎn)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(jié)果表明：摻加法賽溫拌劑后，SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)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(yīng)用溫拌瀝青混合料，使其得到廣泛應(yīng)用［1］。

美國從2002年開始引入溫拌瀝青混合料技術(shù)。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(shù)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(shè)計，這項研究目的在于制定出溫拌瀝青混合料級配設(shè)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(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。2008年3月，NCHRP已經(jīng)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(jīng)開始把溫拌瀝青混合料技術(shù)納入他們的規(guī)范中［2－3］。

中國從2000年起開始關(guān)注溫拌領(lǐng)域。在2005年9月中國鋪設(shè)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(shù)進(jìn)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(shù)逐步開始發(fā)展起來。從鋪筑路面的外觀及檢測結(jié)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(biāo)不但能夠達(dá)到相同材料、相同級配下的熱拌瀝青混合料的指標(biāo)，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(biāo)進(jìn)行了測試，結(jié)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(zhì)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(jīng)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(diǎn)試驗

軟化點(diǎn)是瀝青從黏塑狀態(tài)向黏流狀態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界溫度，它在實質(zhì)上反映了瀝青的等黏溫度。軟化點(diǎn)指標(biāo)可以很好的評價瀝青的高溫性能，軟化點(diǎn)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(xué)響應(yīng)。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(shù)指標(biāo)［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(zhì)。采用動態(tài)剪切流變儀（DSR）進(jìn)行溫度掃描試驗，獲得在25～80℃，不同溫度T對應(yīng)的車轍因子G*／sinδ，進(jìn)而建立車轍因子對數(shù)lg（G*／sinδ）－溫度T曲線圖，并對曲線進(jìn)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(jù)此判斷SBS改性瀝青膠結(jié)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(diǎn)、延度等經(jīng)驗指標(biāo)更能反映荷載、時間和溫度變化時瀝青流變性質(zhì)的變化狀態(tài)［12］。

1.2.3 延度試驗

延度反映了瀝青膠結(jié)料的延伸性能，體現(xiàn)了瀝青路面抵抗低溫開裂的能力。試驗采用LYY-7C型調(diào)溫調(diào)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(jié)料低溫性能的評價主要依靠兩個參數(shù)：①蠕變勁度S，即膠結(jié)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(shè)計體系和瀝青結(jié)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(chǎn)的彎曲梁流變儀，選擇－12℃、－18℃、－24℃作為試驗溫度。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 軟化點(diǎn)

對添加不同摻量法賽溫拌劑的SBS改性瀝青膠結(jié)料進(jìn)行軟化點(diǎn)試驗，其測試結(jié)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(diǎn)提升較大，增幅達(dá)到16.0%。當(dāng)溫拌劑的摻量逐漸增加到3%和4%后，SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)升高不明顯，增幅僅為3.2%和2.6%。僅僅從軟化點(diǎn)這個指標(biāo)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(jié)料進(jìn)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(jié)料的破壞溫度，車轍因子測試結(jié)果如表3所示。表3中得到了25～80℃的不同的溫度T對應(yīng)的車轍因子G*／sinδ，建立車轍因子對數(shù)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(diǎn) ℃

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(guān)系圖

根據(jù)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(jié)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(dá)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(jié)料進(jìn)行延度試驗，其測試結(jié)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(biāo)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(jié)合料低溫抗裂性能的評價指標(biāo)。彎曲梁流變試驗軟件自動記錄各溫拌橡膠瀝青結(jié)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(qiáng)，m值大的材料當(dāng)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(chǎn)生不利影響。在－18℃條件下，當(dāng)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(dá)到一定的劑量才會對SBS改性瀝青產(chǎn)生不利的影響。

3 結(jié)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(diǎn)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(yīng)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(jié)構(gòu)與材料.

2014－03－27