基质沥青对SBS改性沥青混合料路用性能的影响研究

摘要：本文分析了四种牌号的基质沥青与SBS改性后对混合料路用性能产生的影响，结果表明，基质沥青牌号不同，混合料的路用性能表现出较大差异，这对评价改性沥青混合料的路用性能有重要意义。

关键词：改性沥青；混合料；路用性能

1概述

改性剂SBS与基质沥青的相容性决定着改性效果以及沥青混合料的路用性能。形容性好的改性沥青，其改性剂SBS是以微细的颗粒均匀、稳定地分布在沥青中，成为均匀连续的网状结构，使沥青的性能得到很大的改善。

对于SBS改性沥青体系而言，SBS与芳香分、胶质的相容性好，与沥青质的相容性差，所以沥青中芳香分所占比例高时，两者的相容性好，沥青质比例高时，两者的相容性差。因此，基质沥青的选择必须充分考虑以下三个方面因素。

1. 基质沥青应符合A级沥青的技术标准要求；

2.充分考虑基质沥青与 SBS的配伍性；

3.必须选用合适的基质沥青标号；

2试验材料技术性质

2.1基质沥青技术性质

综合考虑以上基质沥青选择的三因素，及国内常用基质沥青情况，采用国外牌号90#壳牌、SK沥青，国内牌号90#欢喜岭（HXL）、中海36-1沥青作为本文研究的试验沥青，其技术性质见表1所示。

表1基质沥青技术指标

由表1可以看出，所采用基质沥青技术性质满足现行规范A级90#沥青技术性质要求。

2.2改性剂SBS技术性质

考虑SBS与沥青之间的配伍性以及室内制备工艺的简易性，本文改性剂SBS采用湖南岳阳化工厂生产的线型SBS1301-1（YH791），其技术指标见表2。

表2YH791的技术指标

3混合料组成设计

3.1改性沥青

使用壳牌90#沥青为基质沥青，与改性剂YH791（3%掺量）进行室内加工制备，取具有代表性的SBS改性沥青试样进行试验，指标见表3。

表3SBS改性沥青技术指标

3.2集料

SBS改性沥青混合料要求使用粗糙、坚硬、有棱角的优质石料。因此，须严格限制集料的扁平颗粒含量。粗集料的物理、力学指标见表4。

表4粗集料试验结果

细集料要求采用坚硬的岩石反复破碎而成，具有良好的棱角性和嵌剂作用。细集料试验结果见表5。

表5细集料试验结果

指标 实测值 标准要求

表观密度（g/cm3） 2.631 >2.5

含泥量（%） 0.75

3.3填料

试验要求矿粉的质量尤其重要，采用石灰石矿粉的亲水系数小于1，另需要与沥青具有很好的粘附性。矿粉技术指标见表6。

表6试验用矿粉技术指标

试验指标 技术要求 检验结果

表观密度(t/m3) ≥2.50 2.706

亲水系数(%) ＜1 0.52

含水量(%) ≤1 0.42

外观 无结团现象

结论 检验指标除外观外均符合一级公路的技术要求

3.4矿料级配及油石比

采用AC-16级配如表7和图1。分别采用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五个油石比成型马歇尔试件。测试及计算各种指标，结果见表8。

表7试验级配通过率（%）

图1试验级配曲线

表8不同油石比下的混合料指标

经过综合评价：确定沥青混合料的油石比为5.0%。

按照确定的最佳油石比，作路用性能检验，结果见表9，混合料各种路用性能均满足设计要求。

表9混合料路用性能检验结果

4混合料路用性能研究

对4种牌号的基质沥青分别与YH791（3%掺量）进行加工改性，制备SBS改性沥青，然后对各牌号的改性沥青混合料进行高温稳定性、低温抗裂性、以及耐老化性能试验。

4.1高温车辙试验

按5.0%的油石比成型试件板进行标准车辙试验。试验结果见表10。

表10不同牌号的改性沥青混合料车辙试验结果

图2不同牌号的SBS改性沥青混合料动稳定度直方图

由表10、图2可以看出，经SBS改性后的四种牌号基质沥青混合料的动稳定度大小顺序依次为：SK沥青>壳牌沥青>HXL沥青>中海油36-1沥青。由此可知，SK改性沥青混合料的高温稳定性最好，而中海36-1改性沥青混合料的高温稳定性最差；总体而言，国外牌号的基质沥青与SBS改性后，其混合料的动稳定度要优于国内牌号基质沥青与SBS改性后混合料的。

4.2低温弯曲试验

按规程制备标准小梁进行低温弯曲试验，计算试件破坏时的最大弯拉应变、弯曲劲度模量，结果见表11。

表11不同牌号改性沥青混合料低温弯曲试验结果

图3不同牌号的SBS改性沥青混合料破坏应变直方图

由表11及图3可以看出：

1、四种牌号改性沥青混合料的低温弯曲破坏应变大小顺序依次为：壳牌沥青>HXL沥青>SK沥青>中海油36-1沥青；

2、总体而言，四种牌号的改性沥青混合料的低温弯曲应变结果差异不大，基质沥青牌号对SBS改性沥青混合料的低温性能影响不明显。

4.3耐老化性能试验

沥青混合料的抗老化性能是影响沥青路面使用质量和使用寿命的主要因素。混合料的老化是一个漫长的过程，可分为短期老化和长期老化，室内模拟混合料老化的方法是烘箱加热法和延时烘箱加热法。

对经过不同老化状态下的棱柱体小梁试件进行-10℃下低温弯曲试验，结果见表12，括号中的数据分别为短期老化、长期老化相对于未老化混合料的破坏应变的降低幅度。

表12不同老化状态下的混合料破坏应变结果

图4不同老化状态下的混合料破坏应变直方图

由表12及图4知：

1、不同老化阶段的沥青混合料破坏应变顺序为：未老化>短期老化>长期老化，由此可知，沥青混合料经老化后最大抗弯拉应变降低，低温抗变形能力减弱；

2、经过短期老化后，四种牌号的SBS改性沥青混合料的低温破坏应变降低幅度顺序为：SK沥青（4.5%）

3、经过长期老化后，沥青混合料的低温破坏应变降低幅度顺序为：SK沥青（15.2%）

由此可知：SK改性沥青混合料的耐老化性能最好，总体而言，国外牌号的基质沥青与SBS改性后混合料的耐老化性能要优于国内牌号基质沥青与SBS改性后混合料的。

5结语

本文试验分析了四种牌号的基质沥青与SBS改性后对混合料路用性能的影响，可得出如下结论：

（1）SK沥青经过SBS改性后，混合料的高温稳定性、耐老化性能最优。

（2）四种牌号的基质沥青经过SBS改性后，混合料的低温抗变形能力差异不明显。

（3）总体而言，国外牌号的基质沥青与SBS改性后，混合料的路用性能要好于国内牌号基质沥青与SBS改性后混合料的。

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。