周 杰曾夢(mèng)瀾

(1.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082； 2.北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100082)

0 引言

瀝青路面因具有優(yōu)越的路用性能而在全世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。其中，通過原油蒸餾得到的石油瀝青是應(yīng)用于瀝青路面中的主要結(jié)合料，但是石油瀝青具有不可再生性，且原油的加工過程會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。所以，探尋替代石油瀝青結(jié)合料的可再生鋪筑材料在當(dāng)今的道路工程領(lǐng)域具有重大意義[1-2]。

在目前的環(huán)境背景下，由生物質(zhì)能源制備而成的生物瀝青結(jié)合料應(yīng)運(yùn)而生，其具有可再生性，被認(rèn)為是一種環(huán)境友好型的道路材料。與傳統(tǒng)石油瀝青相比，生物瀝青還具有分布廣泛、取材方便、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)勢(shì)。若以生物瀝青作為石油瀝青的可持續(xù)替代品應(yīng)用于道路工程領(lǐng)域，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及生態(tài)效益[3-4]。

瀝青混合料屬于一種復(fù)合型的黏彈性材料，由粗細(xì)集料、礦粉、瀝青結(jié)合料和外加劑組成。其中，瀝青結(jié)合料作為礦質(zhì)集料的膠結(jié)材料，也是混合料黏彈性質(zhì)的根源所在，所以其對(duì)混合料的各項(xiàng)性能起到了至關(guān)重要的作用[5]。然而，與瀝青混合料的性能試驗(yàn)相比，結(jié)合料的相關(guān)試驗(yàn)更加準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便，且受其他外界因素的影響較小。因此，通過結(jié)合料性能指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)相應(yīng)的混合料性能指標(biāo)進(jìn)行合理的預(yù)估，不僅可以節(jié)省一定的人力和物質(zhì)成本，還可以根據(jù)對(duì)瀝青混合料路用性能的不同要求來選擇相應(yīng)的瀝青結(jié)合料。

國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)瀝青結(jié)合料與混合料性能指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行了廣泛的研究。其中，Sabouri等[6]進(jìn)行了瀝青結(jié)合料的線形振幅掃描(LAS)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)剪切流變(DSR)試驗(yàn)以及混合料的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的SHRP結(jié)合料疲勞指標(biāo)(即疲勞因子)相比，在試驗(yàn)中的所有應(yīng)變水平下，LAS試驗(yàn)結(jié)果與混合料的疲勞特性具有更好的相關(guān)性。Zeng等[7]采用建模技術(shù)建立了瀝青結(jié)合料與混合料流變性能之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明，瀝青結(jié)合料與混合料復(fù)數(shù)模量之間的關(guān)系可以通過廣義冪函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，而二者相位角之間的關(guān)系則可通過一個(gè)改進(jìn)的半正弦函數(shù)來建模。Blazejowski等[8]通過多級(jí)應(yīng)力蠕變恢復(fù)(MSCR)試驗(yàn)與車轍試驗(yàn)，分析了瀝青結(jié)合料的不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃?、不可恢?fù)蠕變?nèi)崃肯鄬?duì)差異與其混合料的抗車轍性能之間的相關(guān)性，分析結(jié)果表明，對(duì)于AC 16W型和AC WMS 16型混合料，相關(guān)性較明顯，特別是AC 16W型混合料；對(duì)于SMA 11型混合料，相關(guān)性則不明顯。劉黎萍等[9]研究了常用的瀝青結(jié)合料高溫性能指標(biāo)與混合料高溫單軸貫入強(qiáng)度之間的相關(guān)性，試驗(yàn)結(jié)果表明，不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃康南嚓P(guān)性最好，軟化點(diǎn)、零剪切黏度、黏性蠕變勁度等指標(biāo)的相關(guān)性較差，并且還發(fā)現(xiàn)改進(jìn)車轍因子比車轍因子的相關(guān)性高。詹小麗等[10]對(duì)瀝青結(jié)合料低溫性能指標(biāo)與混合料彎曲應(yīng)變能進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，分析結(jié)果表明，臨界開裂溫度與混合料彎曲應(yīng)變的相關(guān)性最好，PG低溫分級(jí)、損失模量等流變指標(biāo)的相關(guān)性次之，低溫針入度、延度等物理指標(biāo)的相關(guān)性最差。宋小金等[11]研究了3種瀝青材料(瀝青、瀝青膠漿和瀝青混合料)之間動(dòng)力性質(zhì)的相關(guān)性，試驗(yàn)結(jié)果表明，3種瀝青材料的模量之間存在冪函數(shù)關(guān)系；對(duì)于相位角來說，瀝青與瀝青膠漿、瀝青與瀝青混合料之間均存在正弦函數(shù)關(guān)系，瀝青膠漿與瀝青混合料之間則存在平方關(guān)系，且這些關(guān)系并不依賴于試驗(yàn)的頻率(或加載時(shí)間)和溫度。

本研究以生物瀝青調(diào)和瀝青為研究對(duì)象，通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)其結(jié)合料與混合料的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，并且對(duì)相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，為建立瀝青結(jié)合料與混合料性能指標(biāo)之間的普適性關(guān)系提供參考依據(jù)，并為生物瀝青調(diào)和瀝青技術(shù)的進(jìn)一步理論研究以及未來在道路工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 原材料

1.1.1基質(zhì)瀝青

采用50#道路石油瀝青作為基質(zhì)瀝青，其基本性質(zhì)如表1所示。其中，各試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果均滿足相應(yīng)規(guī)范(JTG F40—2004)[12]的要求。

1.1.2生物瀝青

本研究采用蓖麻油生物瀝青，其屬于植物類生物瀝青，為蓖麻子提煉蓖麻油過程中產(chǎn)生的廢料經(jīng)過一系列處理工藝后所得到，在常溫條件下具有與普通石油瀝青相似的外觀特征，只是顏色較淡。其基本性質(zhì)如表2所示。

1.1.3礦質(zhì)集料

粗集料、細(xì)集料以及礦粉均采用石灰?guī)r，其基本性質(zhì)如表3～表5所示。其中，各試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果同樣滿足相應(yīng)規(guī)范(JTG F40—2004)[12]的要求。

表1 基質(zhì)瀝青的基本性質(zhì)Table1 Basicpropertiesofbaseasphalt試驗(yàn)項(xiàng)目針入度(25℃)/0.1mm軟化點(diǎn)/℃延度(15℃)/cm閃點(diǎn)/℃溶解度/%RTFOT后質(zhì)量變化/%殘留針入度比(25℃)/%殘留延度(15℃)/cm測(cè)試結(jié)果43.752.8>10027099.60.0263.613.5規(guī)范要求40～60≥49≥80≥260≥99.5≤±0.8≤±0.8≥10

表2 生物瀝青的基本性質(zhì)Table2 Basicpropertiesofbioasphalt試驗(yàn)項(xiàng)目密度/(g·m-3)閃點(diǎn)/℃溶解度/%RTFOT后質(zhì)量變化/%測(cè)試結(jié)果0.99024087.49-3.6

表3 粗集料的基本性質(zhì)Table3 Basicpropertiesofcoarseaggregates試驗(yàn)項(xiàng)目表觀相對(duì)密度吸水率/%壓碎值/%磨耗損失(洛杉磯法)/%堅(jiān)固性/%軟石含量/%針片狀顆粒含量/%粒徑大于9.5mm粒徑小于9.5mm測(cè)試結(jié)果2.7080.4521.320.13.11.18.412.7規(guī)范要求≥2.50≤3.0≤28≤30≤12≤5≤15≤20

表4 細(xì)集料的基本性質(zhì)Table4 Basicpropertiesoffineaggregates試驗(yàn)項(xiàng)目表觀相對(duì)密度吸水率/%砂當(dāng)量/%堅(jiān)固性(>0.3mm部分)/%測(cè)試結(jié)果2.6830.9178.34.6規(guī)范要求≥2.50實(shí)測(cè)≥60≤12

表5 礦粉的基本性質(zhì)Table5 Basicpropertiesofmineralpowder試驗(yàn)項(xiàng)目表觀密度/(t·m-3)含水量/%親水系數(shù)塑性指數(shù)/%測(cè)試結(jié)果2.7200.20.762.3規(guī)范要求≥2.50≤1<1<4

1.2 調(diào)和瀝青的制備

首先將基質(zhì)瀝青與生物瀝青在105 ℃的環(huán)境下加熱1 h，然后根據(jù)選定的比例將二者在高溫下共混，為確?；|(zhì)瀝青與生物瀝青能夠均勻混合，將其在電動(dòng)攪拌機(jī)中以1 500 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20 min。本研究共制備了5種不同摻量的生物瀝青調(diào)和瀝青，即0%、5%、10%、15%、20%(生物瀝青與瀝青總量之比)。其中，作為對(duì)比的0%摻量生物瀝青調(diào)和瀝青(即基質(zhì)瀝青)也采用相同的加工工藝。

1.3 混合料的制備

采用級(jí)配相同的集料分別與5種不同摻量的生物瀝青調(diào)和瀝青制備出瀝青混合料，級(jí)配類型為AC-20C，其級(jí)配曲線如圖1所示。對(duì)于每種摻量的調(diào)和瀝青，采用布洛克菲爾德黏度計(jì)(Brookfield)旋轉(zhuǎn)法分別測(cè)定其在6個(gè)不同溫度(105、120、135、150、165、180 ℃)下的表觀黏度，并繪制相應(yīng)的黏溫曲線，根據(jù)等黏度原則確定瀝青混合料制備時(shí)的拌合與壓實(shí)溫度范圍。對(duì)5種不同生物瀝青摻量(0%、5%、10%、15%、20%)的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾設(shè)計(jì)，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件性能參數(shù)的測(cè)定，確定了每個(gè)摻量下的最佳瀝青用量，即4.5%、4.6%、4.7%、4.9%、5.0%。

圖1 AC-20C級(jí)配曲線Figure 1 Grading curve of AC-20C

1.4 試驗(yàn)方法

在本研究中，所有性能指標(biāo)的室內(nèi)試驗(yàn)均根據(jù)交通運(yùn)輸部JTG E20-2011規(guī)范[13]中相應(yīng)的試驗(yàn)方法開展。其中，根據(jù)T0604—2011試驗(yàn)方法開展針入度試驗(yàn)；根據(jù)T0606—2011試驗(yàn)方法開展軟化點(diǎn)試驗(yàn)；根據(jù)T0625—2011試驗(yàn)方法開展旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)；根據(jù)T0605—2011試驗(yàn)方法開展延度試驗(yàn)；根據(jù)T0628—2011試驗(yàn)方法開展流變性質(zhì)試驗(yàn)；根據(jù)T0627—2011試驗(yàn)方法開展彎曲蠕變勁度試驗(yàn)；根據(jù)T0709—2011試驗(yàn)方法開展馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)；根據(jù)T0719—2011試驗(yàn)方法開展車轍試驗(yàn)；根據(jù)T0715—2011試驗(yàn)方法開展彎曲試驗(yàn)；根據(jù)T0716—2011試驗(yàn)方法開展劈裂試驗(yàn)；根據(jù)T0713—2000試驗(yàn)方法開展單軸壓縮試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 高溫性能指標(biāo)相關(guān)性分析

本研究所采用的高溫性能指標(biāo)為瀝青結(jié)合料的軟化點(diǎn)、當(dāng)量軟化點(diǎn)T800、PG連續(xù)分級(jí)高溫UT、60 ℃黏度以及瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度?；谏餅r青調(diào)和瀝青結(jié)合料與混合料高溫性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，下面進(jìn)行相關(guān)性分析。

圖2展示了瀝青結(jié)合料的軟化點(diǎn)與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)性。從圖2中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的軟化點(diǎn)的升高，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度均逐漸增大，并呈現(xiàn)出線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9499和0.9346，說明生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的軟化點(diǎn)與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間具有良好的線性相關(guān)性。

圖2 軟化點(diǎn)與馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度的相關(guān)性Figure 2 Correlation between softening point and Marshall stability，dynamic stability

圖3展示了瀝青結(jié)合料的當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)性。從圖3中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的當(dāng)量軟化點(diǎn)T800的升高，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度也逐漸增大，同樣呈現(xiàn)出線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.8952和0.9683。與圖2中軟化點(diǎn)的相應(yīng)擬合結(jié)果相比，當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與馬歇爾穩(wěn)定度之間的相關(guān)系數(shù)R2較小，而與動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)系數(shù)R2較大，說明就生物瀝青調(diào)和瀝青而言，軟化點(diǎn)與馬歇爾穩(wěn)定度的線性相關(guān)性更好，而當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與動(dòng)穩(wěn)定度的線性相關(guān)性更好。

圖3 當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度的相關(guān)性Figure 3 Correlation between T800 and Marshall stability，dynamic stability

圖4展示了瀝青結(jié)合料的PG連續(xù)分級(jí)高溫UT與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)性。從圖4中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的PG連續(xù)分級(jí)高溫UT的升高，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度逐漸增大，兩組線形關(guān)系的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.8948和0.9674。值得注意的是，PG連續(xù)分級(jí)高溫UT的相關(guān)系數(shù)R2與圖3中當(dāng)量軟化點(diǎn)T800的相應(yīng)擬合結(jié)果非常接近，說明PG連續(xù)分級(jí)高溫UT和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800在數(shù)據(jù)上相互支撐，二者對(duì)瀝青混合料高溫性能指標(biāo)的預(yù)估具有一致性。

圖4 PG連續(xù)分級(jí)高溫UT與馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度的相關(guān)性Figure 4 Correlation between UT and Marshall stability，dynamic stability

瀝青結(jié)合料的黏度在一定程度上表征了其混合料抵抗流動(dòng)變形的能力，體現(xiàn)了抗車轍的本質(zhì)，并且是一個(gè)被廣泛用于評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料高溫性能的技術(shù)指標(biāo)[14]。在我國(guó)，瀝青路面盛夏季節(jié)的表面溫度高達(dá)50～70 ℃。所以，瀝青的60 ℃黏度指標(biāo)能夠反映路面的真實(shí)使用狀況。

圖5展示了瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)性。從圖5中可以看出，隨著生物瀝青摻量的增加，瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度呈現(xiàn)出先減小后增大的變化趨勢(shì)，而其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度均逐漸減小，說明生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間不具有線性關(guān)系。通過數(shù)據(jù)擬合可以看出，兩組關(guān)系均呈現(xiàn)出二次相關(guān)，動(dòng)穩(wěn)定度對(duì)應(yīng)的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.9415，馬歇爾穩(wěn)定度對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)R2則僅為0.7312。就生物瀝青調(diào)和瀝青而言，瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度不能夠通過線形關(guān)系預(yù)估其混合料的高溫性能指標(biāo)，二者之間存在拋物線關(guān)系。

圖5 60 ℃黏度與馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度的相關(guān)性Figure 5 Correlation between viscosity at 60 ℃ and Marshall stability，dynamic stability

2.2 低溫性能指標(biāo)相關(guān)性分析

本研究所采用的瀝青結(jié)合料低溫性能指標(biāo)為延度、當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2、PG連續(xù)分級(jí)低溫LT，其中，延度是在15 ℃的試驗(yàn)環(huán)境下所測(cè)得；對(duì)于瀝青混合料，則采用彎曲試驗(yàn)中小梁試件破壞時(shí)最大彎拉應(yīng)變。基于生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料與混合料低溫性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，下面進(jìn)行相關(guān)性分析。

圖6展示了瀝青結(jié)合料的延度與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間的相關(guān)性。從圖6中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的延度的增大，其混合料的最大彎拉應(yīng)變逐漸減小，呈現(xiàn)出線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.8405。但二者對(duì)低溫性能的評(píng)價(jià)結(jié)果相反，即隨著生物瀝青摻量的增加，結(jié)合料的延度逐漸減小，低溫性能降低，而混合料的最大彎拉應(yīng)變逐漸增加，低溫性能得到提高，其主要原因?yàn)樯餅r青調(diào)和瀝青中含有一些雜質(zhì)成分，使得試件在延度試驗(yàn)的拉伸過程中出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象[15]，從而導(dǎo)致其調(diào)和瀝青的延度隨著生物瀝青摻量的增加而逐漸減小，所以拿延度作為生物瀝青調(diào)和瀝青低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖6 延度與最大彎拉應(yīng)變的相關(guān)性Figure 6 Correlation between ductility and maximum flexural-tensile strain

圖7展示了瀝青結(jié)合料的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間的相關(guān)性。從圖7中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2的降低，其混合料的最大彎拉應(yīng)變逐漸增大，相關(guān)系數(shù)R2為0.870 2，說明生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間存在較好的線性相關(guān)性，可以通過結(jié)合料的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2在一定程度上預(yù)估其混合料的最大彎拉應(yīng)變。

圖7 當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2與最大彎拉應(yīng)變的相關(guān)性Figure 7 Correlation between T1.2 and maximum flexural-tensile strain

圖8展示了瀝青結(jié)合料的PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間的相關(guān)性。從圖8中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的PG連續(xù)分級(jí)低溫LT的降低，其混合料的最大彎拉應(yīng)變逐漸增大，相關(guān)系數(shù)R2為0.895 1。與圖7中當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2的相應(yīng)擬合結(jié)果相比，PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與最大彎拉應(yīng)變之間的相關(guān)系數(shù)R2較大，說明就生物瀝青調(diào)和瀝青而言，PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與最大彎拉應(yīng)變的線性相關(guān)性更好。然而從總體上來看，與高溫性能指標(biāo)線形關(guān)系中的相關(guān)系數(shù)R2相比，低溫性能指標(biāo)中所得到的相關(guān)系數(shù)R2相對(duì)較小。

圖8 PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與最大彎拉應(yīng)變的相關(guān)性Figure 8 Correlation between LT and maximum flexural-tensile strain

2.3 針入度與混合料性能指標(biāo)的相關(guān)性分析

針入度是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，也是劃分瀝青標(biāo)號(hào)的依據(jù)之一，目前我國(guó)依然采用針入度分級(jí)系統(tǒng)。通過針入度試驗(yàn)可以在高溫性能、低溫性能以及感溫性能3個(gè)方面對(duì)瀝青進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，因此，針入度也被認(rèn)為是一項(xiàng)綜合性的指標(biāo)[16]。在本研究中，針入度是在25 ℃的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所測(cè)得。瀝青混合料性能指標(biāo)包括高溫性能指標(biāo)(馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度)、低溫性能指標(biāo)(最大彎拉應(yīng)變)以及力學(xué)性能指標(biāo)(劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量)。其中，力學(xué)性能試驗(yàn)均在15 ℃的試驗(yàn)環(huán)境下開展。基于生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料針入度指標(biāo)與混合料性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，下面進(jìn)行相關(guān)性分析。

圖9展示了瀝青結(jié)合料的針入度與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間的相關(guān)性。從圖9中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的針入度的增大，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度均逐漸減小，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.942 9和0.942 2，展現(xiàn)出良好的線性相關(guān)性，且二者的相關(guān)系數(shù)R2十分接近，說明通過結(jié)合料的針入度對(duì)其混合料各項(xiàng)高溫性能指標(biāo)的預(yù)估具有相近的準(zhǔn)確度。

圖9 針入度與馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度的相關(guān)性Figure 9 Correlation between penetration and Marshall stability，dynamic stability

圖10展示了瀝青結(jié)合料的針入度與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間的相關(guān)性。從圖10中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的針入度的增大，其混合料的最大彎拉應(yīng)變逐漸增大，相關(guān)系數(shù)R2為0.8543，線性相關(guān)性較好，但低于圖9中針入度與混合料高溫性能指標(biāo)的相應(yīng)擬合結(jié)果，說明就生物瀝青調(diào)和瀝青而言，針入度與混合料高溫性能指標(biāo)的線性相關(guān)性優(yōu)于與低溫性能指標(biāo)的線性相關(guān)性。

圖10 針入度與最大彎拉應(yīng)變的相關(guān)性Figure 10 Correlation between penetration and maximum flexural-tensile strain

圖11展示了瀝青結(jié)合料的針入度與其混合料的劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量之間的相關(guān)性。從圖11中可以看出，隨著瀝青結(jié)合料的針入度的增大，其混合料的劈裂強(qiáng)度先減小后緩慢提高，而抗壓回彈模量則逐漸減小，說明生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的針入度與其混合料的劈裂強(qiáng)度之間不存在線性相關(guān)性，通過數(shù)據(jù)擬合可知，二者之間呈二次相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.881 0。對(duì)于抗壓回彈模量來說，其與針入度之間線性相關(guān)性很好，相關(guān)系數(shù)R2高達(dá)0.977 6，且大于圖9和圖10中針入度與混合料高低溫性能指標(biāo)之間相應(yīng)的線形擬合結(jié)果。

圖11 針入度與劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量的相關(guān)性Figure 11 Correlation between penetration and splitting strength，compression modulus of resilience

3 結(jié)論

為探討生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料與混合料性能指標(biāo)之間的相關(guān)性，本研究制備了5種不同生物瀝青摻量的調(diào)和瀝青結(jié)合料和相應(yīng)的AC-20C型瀝青混合料，通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)其結(jié)合料與混合料的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，并且對(duì)相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，主要結(jié)論歸納如下：

a.生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的軟化點(diǎn)、當(dāng)量軟化點(diǎn)T800、PG連續(xù)分級(jí)高溫UT與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間具有良好的線性相關(guān)性。且軟化點(diǎn)與馬歇爾穩(wěn)定度的線性相關(guān)性更好，當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與動(dòng)穩(wěn)定度的線性相關(guān)性更好，PG連續(xù)分級(jí)高溫UT和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800對(duì)瀝青混合料高溫性能指標(biāo)的預(yù)估具有一致性。

b.生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度與其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度之間不具有線性關(guān)系，而呈二次相關(guān)。就生物瀝青調(diào)和瀝青而言，瀝青結(jié)合料的60 ℃黏度不能夠通過線形關(guān)系預(yù)估其混合料的高溫性能指標(biāo)。

c.生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2、PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間具有較好的線性相關(guān)性，且PG連續(xù)分級(jí)低溫LT與最大彎拉應(yīng)變的線性相關(guān)性更好。

d.生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的延度與其混合料的最大彎拉應(yīng)變之間呈線性相關(guān)，但二者對(duì)低溫性能的評(píng)價(jià)結(jié)果相反。因此，以延度作為生物瀝青調(diào)和瀝青低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

e.相比于低溫性能指標(biāo)，生物瀝青調(diào)和瀝青結(jié)合料的針入度與其混合料高溫性能指標(biāo)之間的線性相關(guān)性更好。對(duì)于力學(xué)性能指標(biāo)來說，針入度與抗壓回彈模量之間線性相關(guān)性很好，而與劈裂強(qiáng)度之間則呈二次相關(guān)。