聶濤

摘 要：本文選用70號(hào)基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青對(duì)路面回收的老化瀝青進(jìn)行調(diào)和，研究了調(diào)和瀝青的組成與性能之間的關(guān)系，分析了基質(zhì)瀝青與改性瀝青對(duì)老化瀝青調(diào)和作用的差異。結(jié)果表明：相比于基質(zhì)瀝青調(diào)和瀝青，改性瀝青調(diào)和瀝青的溫度敏感性更低，高溫穩(wěn)定性更好;舊瀝青在調(diào)和瀝青中起到了改善高溫性能，提高其路用等級(jí)的作用。通過比較針入度和軟化點(diǎn)的計(jì)算值與實(shí)測值，驗(yàn)證了調(diào)和瀝青計(jì)算公式的適應(yīng)性，并提出修正方式。

關(guān)鍵詞：道路工程;調(diào)和瀝青;試驗(yàn)研究;理論計(jì)算;流變學(xué)分析

0 引言

為了驗(yàn)證調(diào)和瀝青的指標(biāo)變化規(guī)律，本文從材料復(fù)合理論的角度，以舊瀝青和新瀝青為基質(zhì)組分，研究兩組分含量和新瀝青類型與調(diào)和瀝青性能之間的關(guān)系，并對(duì)規(guī)范中提出的調(diào)和瀝青針入度和軟化點(diǎn)計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)證。

1 原材料

基質(zhì)瀝青采用殼牌70號(hào)A級(jí)瀝青。改性瀝青采用殼牌SBS（I-D）瀝青。舊瀝青從廣東某高速瀝青路面舊料回收而來。

2 試驗(yàn)方法

基質(zhì)瀝青與舊瀝青調(diào)和，記作調(diào)和瀝青1，比例分別為80：20，75：25和70：30。改性瀝青與舊瀝青調(diào)和時(shí)，記作調(diào)和瀝青2，比例分別為90：10，85：15和80：20。按照試驗(yàn)規(guī)程[7]，分別檢測調(diào)和瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度和135℃黏度等指標(biāo)，并采用調(diào)和瀝青復(fù)合公式對(duì)針入度和軟化點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證公式的適用性和準(zhǔn)確性。

公式（1）和公式（2）分別為調(diào)和瀝青針入度和軟化點(diǎn)計(jì)算公式[1]：

（式1）

式中Pmix，Pold和Pnew分別為調(diào)和瀝青、老化瀝青和新瀝青的25℃針入度，單位為0.1 mm，ɑ為調(diào)和瀝青中新瀝青的比例。

（式2）

式中Tmix，Told和Tnew分別為調(diào)和瀝青、老化瀝青和新瀝青的軟化點(diǎn)，單位為℃，ɑ為調(diào)和瀝青中新瀝青的比例。

3 結(jié)果與討論

3.1 調(diào)和瀝青常規(guī)指標(biāo)分析

對(duì)兩類調(diào)和瀝青做基本性能測試，結(jié)果表明：

（1）兩種新瀝青與舊瀝青按比例混合后，調(diào)和瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)在數(shù)值上表現(xiàn)出明顯的疊加作用，調(diào)和瀝青所有指標(biāo)均在新瀝青和舊瀝青指標(biāo)之間。

（2）隨著調(diào)和瀝青中舊瀝青添加比例增高，兩類調(diào)合瀝青不同溫度下的針入度和延度均降低，調(diào)和瀝青1體系的軟化點(diǎn)和135℃動(dòng)力粘度逐漸變大，而調(diào)和瀝青2體系的軟化點(diǎn)和135℃動(dòng)力粘度逐漸減低。

3.2 調(diào)和瀝青復(fù)合公式計(jì)算

按照調(diào)和瀝青計(jì)算公式計(jì)算兩種調(diào)和瀝青針入度和軟化點(diǎn)，并與實(shí)測值進(jìn)行對(duì)比。

針入度和軟化點(diǎn)計(jì)算公式對(duì)調(diào)和瀝青1體系適用，且具有較高的準(zhǔn)確性，最大相對(duì)誤差為4.76%。對(duì)于調(diào)和瀝青2體系，軟化點(diǎn)計(jì)算值與實(shí)測值偏差大，最大相對(duì)誤差達(dá)到了14.03%，復(fù)合公式不適用;針入度偏差呈現(xiàn)出較好規(guī)律性，參考文獻(xiàn)報(bào)道[8]，可采用修正因子對(duì)復(fù)合公式進(jìn)行修正，如公式（3）所示，各符號(hào)含義與公式（1）相同。本文中，修正因子A=3。

（式3）

3.3 流變性能分析

采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀測定調(diào)和瀝青在不同溫度條件下的復(fù)數(shù)模量（G*）和車轍因子（G*/sinθ）。研究表明，瀝青動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)得到的復(fù)數(shù)模量G*與溫度T滿足公式（4）所示關(guān)系[9]。根據(jù)公式（4）計(jì)算各調(diào)和瀝青的復(fù)數(shù)模量指數(shù)（GTS），研究其高溫穩(wěn)定性。

（式4）

式中，G*為復(fù)數(shù)模量，單位為Pa;T為測試溫度，單位為K;C為常數(shù);GTS為復(fù)數(shù)模量指數(shù)，其絕對(duì)值越大，材料力學(xué)特性隨溫度變化明顯。

根據(jù)表1和表2中的結(jié)果，不同組成的調(diào)和瀝青復(fù)數(shù)模量與溫度的雙對(duì)數(shù)回歸直線的相關(guān)系數(shù)R2接近于1，擬合效果好。相比于調(diào)和瀝青1的體系，調(diào)和瀝青2的GTS數(shù)值絕對(duì)值更小，說明采用改性瀝青時(shí)，調(diào)和瀝青的溫度敏感性和穩(wěn)定性更好。

瀝青的高溫穩(wěn)定性采用瀝青車轍因子（G*/sinθ）表征，該數(shù)值越大，瀝青高溫抗變形能力越強(qiáng)。調(diào)和瀝青車轍因子試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

從上述圖表中看出，所有調(diào)和瀝青的車轍因子均隨舊瀝青摻加比例的提高而增大，基質(zhì)瀝青高溫等級(jí)為PG64，添加舊瀝青后，所有調(diào)和瀝青的高溫等級(jí)均可達(dá)到PG70。采用改性瀝青調(diào)和舊瀝青時(shí)，改性瀝青和所有調(diào)和瀝青的高溫等級(jí)均可達(dá)到PG82。

4 結(jié)論

本研究根據(jù)不同比例的70號(hào)基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青對(duì)舊瀝青進(jìn)行調(diào)和，通過常規(guī)性能和流變性能對(duì)調(diào)和瀝青進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下：

（1）調(diào)和瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)在數(shù)值上表現(xiàn)出明顯的加權(quán)疊加作用。

（2）改性瀝青作為新瀝青時(shí)，采用調(diào)和瀝青軟化點(diǎn)計(jì)算公式得到計(jì)算值與實(shí)測值相差較大，最大相對(duì)誤差達(dá)到14.03%，針入度計(jì)算公式可采用修正因子修正。

（3）GTS計(jì)算結(jié)果表明：采用改性瀝青調(diào)和舊瀝青時(shí)，調(diào)和瀝青的溫度敏感性更低，高溫穩(wěn)定性更好。

（4）車轍因子試驗(yàn)結(jié)果表明：舊瀝青的加入對(duì)調(diào)和瀝青的高溫性能有改善作用，調(diào)和瀝青的路用等級(jí)提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉明，趙永利.瀝青路面再生利用理論與實(shí)踐[M]. 北京：科學(xué)出版社，2014.

[2]王前東.調(diào)和瀝青SBS改性效果研究[J].中外公路，2012（32）：268-272.

[3]JTG/T 5521-2019，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，2019.

[4]曹青霞，魏定邦，張國宏，等.調(diào)和瀝青的紅外光譜與DSR相關(guān)性研究[J].中國建材科技，2017（26）：61-66.

[5]陳守明，陳顯，鄒異紅，等.混合瀝青法制備調(diào)和瀝青的性能研究[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2011（29）：151-155.

[6]呂偉民，李立寒.幾種聚合物改性瀝青性能的比較[J]. 石油瀝青，1998（3）：6.

[7]JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[8]方楊，黃建躍，林志遠(yuǎn)，等.改性瀝青制備廠拌熱再生混合料的試驗(yàn)研究[J].公路，2015（6）：277-280.

[9]徐恕，李海蓮，魏朋，等.基于復(fù)數(shù)模量指數(shù)法的橡膠瀝青生產(chǎn)工藝參數(shù)評(píng)價(jià)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016（11）：93-96.