楊昌貴 李世偉 沈玉頻 吳波濤

（1.杭州天禧公路養(yǎng)護(hù)科技有限公司，浙江 杭州 310000；2.貴州省公路開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司黔南營(yíng)運(yùn)管理中心，貴州 黔南 558000；3.畢節(jié)市公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，貴州 畢節(jié) 551700）

一、引言

本文向金陵SBS改性瀝青中摻入不同的高黏改性劑，分析添加劑、改性瀝青的抗剪切性能后，基于老化試驗(yàn)與紅外光譜試驗(yàn)，測(cè)量改性瀝青老化前后的羰基指數(shù)，對(duì)其抗老化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而對(duì)比研究高黏添加劑對(duì)瀝青膠結(jié)料抗老化性能的影響。

二、試驗(yàn)材料

本文瀝青材料選擇金陵SBS改性瀝青，根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）檢測(cè)金陵改性瀝青指標(biāo)，其主要指標(biāo)如表1所示。同時(shí)，選取代號(hào)分別為KB300、KB450、KB402和KB404的高性能瀝青添加劑，并緩緩摻入160℃的金陵SBS改性瀝青中，摻量均為10%，通過(guò)高速剪切實(shí)現(xiàn)復(fù)合改性，有效提升瀝青的高溫性能和抗老化性能。

表1. 金陵SBS改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

三、試驗(yàn)方案

（一）瀝青膠結(jié)料老化試驗(yàn)

按照《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（T 0610-2011）標(biāo)準(zhǔn)，采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)方法對(duì)改性瀝青進(jìn)行短期老化處理，采用壓力老化容器加速瀝青老化試驗(yàn)方法對(duì)改性瀝青進(jìn)行長(zhǎng)期老化。

（二）瀝青膠結(jié)料流變學(xué)試驗(yàn)

采用動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)分析瀝青的流變性能，主要采用的DSR試驗(yàn)?zāi)Ｊ綖檎袷幵囼?yàn)。利用DSR進(jìn)行振蕩試驗(yàn)主要是為了獲取瀝青樣品在不同溫度下的模量（G*）與相位角（δ），并計(jì)算Superpave車(chē)轍因子G*/sinδ。試驗(yàn)規(guī)程參照AASHTO T315，使用的流變儀為AR1500ex。選用25mm、間隙為1mm的轉(zhuǎn)子。對(duì)于原樣瀝青樣品，振蕩應(yīng)變水平為12%；老化后樣品的應(yīng)變水平則為10%。試驗(yàn)溫度為40℃、46℃、52℃、58℃、64℃、70℃、76℃、82℃及88℃。至少進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)，取平均值作為記錄結(jié)果。

四、試驗(yàn)結(jié)果與性能分析

（一）DSR復(fù)數(shù)模量試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)金陵SBS與摻入4種添加劑的改性瀝青進(jìn)行不同溫度下的動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)，復(fù)數(shù)模量試驗(yàn)結(jié)果如下圖4所示：

由圖1可以看出，相對(duì)于金陵SBS，其他添加改性劑的瀝青復(fù)數(shù)模量均增大，這表明瀝青材料抗剪切變形的能力增強(qiáng)，高溫性能也得到了較為明顯的改善。復(fù)數(shù)模量從小到大的排序：金陵SBS＜金陵SBS＋KB300＜金陵SBS＋KB404＜金陵SBS＋KB402＜金陵SBS+KB450。這表明添加劑KB450對(duì)瀝青的改性效果最好，可以顯著提高瀝青的抗剪切變形能力。

圖1. 4種不同改性瀝青的復(fù)數(shù)模量

（二）DSR相位角試驗(yàn)結(jié)果分析

在不同溫度下，對(duì)金陵SBS與摻入4種添加劑的改性瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)，相位角試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：

圖2. 4種不同改性瀝青的相位角

相對(duì)于金陵SBS，其他改性瀝青的復(fù)數(shù)模量增大，同時(shí)相位角有不同程度降低，這表明改性劑提高了瀝青材料抗剪切變形的能力，同時(shí)也明顯改善了高溫性能。相位角從小到大排序?yàn)椋航鹆闟BS+KB404＜金陵SBS+KB402＜金陵SBS+KB450＜金陵SBS+KB300＜金陵SBS。瀝青的復(fù)數(shù)模量順序與相位角相反，從流變參數(shù)看，最好的為金陵SBS+KB404和金陵SBS+KB402。

（三）PG分級(jí)

對(duì)原樣瀝青和摻入4種不同高黏改性劑的高黏瀝青進(jìn)行老化后PG分級(jí)，由數(shù)據(jù)得知，PG分級(jí)的大小排序依次為：金陵SBS+KB300＞金陵SBS+KB402＞金陵SBS+KB404＝金陵SBS+15%KB450＝金陵SBS，其中金陵SBS+8%KB404、金陵SBS+15%KB450、金陵SBS三種瀝青在RTFOT老化以后有降級(jí)明顯，這是由于老化后，瀝青中的SBS降解，導(dǎo)致改性瀝青出現(xiàn)一定程度的軟化。

（四）紅外光譜試驗(yàn)結(jié)果分析

在瀝青老化過(guò)程中，基質(zhì)瀝青通過(guò)吸氧發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，瀝青組分的變化成為其結(jié)構(gòu)變化的一個(gè)重要體現(xiàn)。對(duì)不同老化狀態(tài)的4種瀝青進(jìn)行紅外光譜掃描，獲得羰基指數(shù)，對(duì)應(yīng)的老化前后羰基指數(shù)如圖3所示。

圖3. 瀝青老化前后羰基指數(shù)結(jié)果

由上圖可以看出，隨著老化方法由RTFOT改為PAV，同一種瀝青結(jié)合料的羰基指數(shù)增加，PAV老化后羰基指數(shù)增加更為明顯。經(jīng)過(guò)RTFOT和PAV老化后，羰基指數(shù)排序?yàn)榻鹆闟BS+KB402＜金陵SBS+KB450＜金陵SBS+KB300＜金陵SBS+KB404＜金陵SBS，表示金陵SBS+KB402的抗老化性能最好。

五、結(jié)語(yǔ)

本文研究了4種改性瀝青RTFOT和PAV老化后流變性能和化學(xué)成分變化，其主要結(jié)論如下：隨著改性劑的加入，復(fù)數(shù)模量呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，相位角則不斷遞減，說(shuō)明改性劑的加入使金陵SBS的抗剪切變形的能力有所提升，高溫性能也得到了較為明顯的改善；通過(guò)流變學(xué)試驗(yàn)對(duì)4種改性瀝青進(jìn)行研究，對(duì)比其復(fù)數(shù)模量和相位角，可以得到，添加KB404與KB402改性劑對(duì)瀝青的改性效果較好，可以顯著提高改性瀝青的抗剪切變形能力，改善高溫性能；通過(guò)PG分級(jí)可以得到，其中金陵SBS+KB404、金陵SBS+KB450、金陵SBS三種瀝青在RTFOT老化以后降級(jí)明顯，這是由于老化后，瀝青中的SBS降解，導(dǎo)致改性瀝青出現(xiàn)一定程度的軟化。通過(guò)紅外光譜試驗(yàn)可以得到，瀝青改性老化后其羰基指數(shù)會(huì)有所增加，其中PAV老化增加更為明顯，充分說(shuō)明，金陵SBS+KB402的抗老化性能最好。