劉海芳

(大連理工大學(xué) 城市學(xué)院， 遼寧 大連　116600)

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SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青及混合料性能研究

劉海芳

(大連理工大學(xué) 城市學(xué)院， 遼寧 大連116600)

為研究新型硫磺改性劑(SEAM)和SBS摻量對(duì)瀝青及混合料綜合路用性能的影響，變化4種SEAM和SBS摻量，采用177 ℃黏度、針入度、軟化點(diǎn)、BBR、DSR試驗(yàn)確定了SEAM和SBS適宜的復(fù)配比例。采用車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾和凍融劈裂、四分點(diǎn)加載控制應(yīng)變疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)了復(fù)合改性瀝青的綜合路用性能和抗疲勞耐久性。 試驗(yàn)結(jié)果表明：根據(jù)SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青的常規(guī)性能指標(biāo)和PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果，推薦SEAM 與SBS復(fù)合改性瀝青中的SBS添加量為2.0% ～2.5%，SEAM合理摻量為15%～20%。SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能，將SEAM與SBS復(fù)配有助于提高瀝青混合料綜合路用性能和耐久性。使用SEAM與SBS復(fù)合改性方案可替代18%～20%的瀝青，同時(shí)降低了SBS摻量。試驗(yàn)路后期跟蹤調(diào)查結(jié)果表明，采用SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混凝土延長了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

道路工程； 硫磺改性劑； 復(fù)合改性瀝青； 復(fù)合改性瀝青混合料； 路用性能

0　引言

面對(duì)現(xiàn)代道路交通車流量大、重在車輛多、運(yùn)行速度高的新要求，提高瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，特別是瀝青面層的材料的質(zhì)量有非常重要的意義。此外，我國的人均石油瀝青參量低，且國產(chǎn)瀝青普遍存在瀝青質(zhì)低、含蠟量高、飽和分高等特點(diǎn)，為滿足重載交通的需求，需要大量進(jìn)口瀝青[1-3]。目前大多數(shù)瀝青改性劑及其相關(guān)的生產(chǎn)工藝各有優(yōu)點(diǎn)和不足之處，通常不能兼顧改善高溫性能和低溫抗裂性能，這也是大多數(shù)添加劑所面臨的一個(gè)問題。國外大量研究和工程實(shí)踐表明[4-8]，硫磺改性劑(Sulphur Extended Asphalt Mixture，簡稱SEAM)是一種優(yōu)良的改性劑，可替代部分瀝青，改善瀝青混合料的高溫性能，提高集料與瀝青的粘附性，改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性、抗疲勞性能和抗老化性能，但SEAM對(duì)瀝青混合料的低溫性能改善不明顯甚至有不利影響，這一直困擾著研究人員，也成為其規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)瓶頸[9-11]。SBS作為一種優(yōu)良的瀝青改性劑，可顯著改善瀝青混合料的高低溫性能、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，但其存在儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，易老化分解和生產(chǎn)加工成本高等問題，此外，工程實(shí)踐表明[12]， 為滿部分地區(qū)特殊氣候和重載交通的要求，需要將SBS改性劑摻量增大至4.5%以上。目前鮮見對(duì)SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青及其混合料性能的研究報(bào)道，SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料在實(shí)體工程中還未曾涉及，本文研究了SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青及混合料性能路用性能，結(jié)合試驗(yàn)路鋪筑和近5 a的試驗(yàn)路跟蹤檢測(cè)，總結(jié)了SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青及混合料的工廠化生產(chǎn)參數(shù)，可以為該項(xiàng)技術(shù)在高等級(jí)公路的規(guī)模化推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐和借鑒。

1　SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青最佳摻配比例

1.1原材料配比及復(fù)合改性瀝青制備

試驗(yàn)選用SK70重交通道路石油瀝青，經(jīng)檢測(cè)瀝青各項(xiàng)技術(shù)性能滿足現(xiàn)行施工規(guī)范要求。 SEAM硫磺顆粒由shell公司研發(fā)并生產(chǎn)，SEAM劑外觀為煙灰色固體顆粒，硫磺含量為99.8%，密度為1.99 g/cm3，融化點(diǎn)為115 ℃，沸點(diǎn)為450 ℃，燃點(diǎn)為250 ℃。根據(jù)印尼廠商推薦的SEAM濃縮瀝青改性劑最佳摻量為20%，，并借鑒國內(nèi)相關(guān)研究成果，考慮到SEAM改性劑與基質(zhì)瀝青相容性和吸附瀝青能力的差異，此外，室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SEAM摻量超過30%后改性瀝青制備較為困難，試驗(yàn)研究時(shí)初擬的SEAM摻量為10%、15%、20%、25%。SBS選用岳陽石化生產(chǎn)的YH4303星形SBS改性劑(S/B=30∶70)，經(jīng)檢測(cè)瀝青和SBS改性劑技術(shù)參數(shù)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(F40 — 2004)要求，考慮到復(fù)合改性瀝青的經(jīng)濟(jì)性和施工可操作性，采用低劑量的SBS摻量，SBS摻量為2%、2.5%、3%。

采用美國進(jìn)口的DALWORTH膠體磨生產(chǎn)SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青，生產(chǎn)工藝流程主要包括：復(fù)合改性瀝青溶脹、剪切磨細(xì)、繼續(xù)發(fā)育3個(gè)過程。具體操作步驟： ①將基質(zhì)瀝青加熱至180～185 ℃，通過計(jì)量系統(tǒng)和物料添加系統(tǒng)加入SBS改性劑，邊加入SBS改性劑邊攪拌，以便SBS混合均勻避免造成局部溫度過低而影響溶脹效率，待SBS添加到預(yù)定質(zhì)量后，繼續(xù)攪拌20 min使其充分溶脹。②控制DALWORTH膠體磨的剪切速率為5200 rad/min，剪切時(shí)間為30 min，剪切溫度為180 ℃，待SBS改性瀝青剪切完成后加入SEAM改性劑，保持剪切溫度為175 ℃，繼續(xù)剪切30 min，制備SEANM與SBS復(fù)合改性瀝青。經(jīng)熒光顯微鏡技術(shù)分析，該剪切速率所獲得的SBS改性瀝青中SBS分散面積最大，同時(shí)針入度指標(biāo)性能最好。③保持175試驗(yàn)溫度，繼續(xù)發(fā)育時(shí)間3 h，為了加速SEAM與SBS改性瀝青的反應(yīng)速率，發(fā)育期間需勻速攪拌。

1.2SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青針入度體系及PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果

按照SHRP提出的基于路用性能的PG分級(jí)，采用BBR和DSR試驗(yàn)研究不同改性劑摻量的復(fù)合改性瀝青PG分級(jí)，同時(shí)采用針入度評(píng)價(jià)指標(biāo)中的黏度、軟化點(diǎn)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)SEAM/SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青高低溫性能的影響。試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20 — 2011)和AASHTO T315相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不同改性劑摻量復(fù)合改性瀝青針入度體系及PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見圖1及表1。

圖1及表1試驗(yàn)結(jié)果表明，①從反映瀝青高溫指標(biāo)DSR試驗(yàn)PG分級(jí)177 ℃旋轉(zhuǎn)粘度、軟化點(diǎn)、針入度來分析，相同SBS摻量情況下，隨著SEAM摻量增大，DSR試驗(yàn)高溫PG分級(jí)提高，同時(shí)復(fù)合改性瀝青旋轉(zhuǎn)黏度增大，針入度減小，軟化點(diǎn)升高，尤其SEAM摻量達(dá)到20%后黏度增加幅度較大。SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青的PG分級(jí)普遍可達(dá)到82 ℃，可見其具有優(yōu)良的高溫性能。黏度越大混合料施工難度越大，以應(yīng)力吸收層改性瀝青黏度不大于3.5Pa*s作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)合改性瀝青方案中SEAM摻量不宜超過20%，SEAM摻量越大，復(fù)合改性瀝青針入度越小，軟化點(diǎn)越高，據(jù)此推斷增大SEAM摻量可顯著提高復(fù)合改性瀝青的高溫穩(wěn)定性；相同SEAM摻量條件下，隨著SBS摻量增大，復(fù)合改性瀝青針入度減小，粘度增大，軟化點(diǎn)升高，可見SBS摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青高溫性能有顯著的影響。此外，以軟化點(diǎn)和PG高溫分級(jí)指標(biāo)來衡量，相比4.5%SBS改性瀝青，采用適宜的SEAM與SBS復(fù)配方案可達(dá)到甚至超過4.5%SBS改性瀝青的高溫性能。②從反映瀝青低溫指標(biāo)延度和DSR試驗(yàn)PG低溫分級(jí)來分析，相同SBS摻量情況下，隨著SEAM摻量增大，延度和彈性恢復(fù)率均減小，SEAM摻量超過20%后延度減小顯著，同時(shí)BBR試驗(yàn)彎曲蠕變模量S增大，斜率m顯著減小，據(jù)此推斷增大SEAM摻量會(huì)降低復(fù)合改性瀝青的低溫延展性和抵抗疲勞破壞后的自愈合性能，這與既有研究成果相吻合；相同SEAM摻量情況下，增大SBS摻量復(fù)合改性瀝青低溫指標(biāo)延度和DSR試驗(yàn)PG低溫分級(jí)均顯著改善，SBS摻量由0%增加到3%時(shí)彈性軟化點(diǎn)和彈性恢復(fù)率增大較為明顯，從低溫性能和工程經(jīng)濟(jì)性考慮，SBS摻量不宜超過3%。

圖1　不同SEAM和SBS摻量下的復(fù)合改性瀝青性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果Figure 1　Composite modified asphalt performance test results with different SEAM and SBS dosage

綜上，參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(F40-2004)，以SBS改性瀝青I-C技術(shù)指標(biāo)要求，將圖1試驗(yàn)結(jié)果與4.5%SBS改性瀝青I-C技術(shù)指標(biāo)要求對(duì)比，可優(yōu)選出4種不同復(fù)配方案：復(fù)配方案I(20%SEAM+2.5%SBS)、復(fù)配方案II(10%SEAM+3.0%SBS)、復(fù)配方案III(15%SEAM+2.5%SBS)、復(fù)配方案IV(25%SEAM+2.0%SBS)，可見采用SEAM與SBS復(fù)合改性方案，可達(dá)到4.5%SBS改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)降低了工程造價(jià)，SEAM與SBS復(fù)合改性方案合理可行。

2　SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)

瀝青性能指標(biāo)滿足要求并不能確?；旌狭闲阅芤欢ㄗ罴眩瑥?fù)合改性瀝青的性能最終要以改性瀝青混合料的路用性能來體現(xiàn)，本文選用我國高速公路上面層常采用的AC — 13C改性瀝青混合料研究上述四種復(fù)合改性方案對(duì)瀝青混合料路用性能的改善效果。根據(jù)0～5 mm石灰?guī)r機(jī)制砂、5～10 mm和10～15 mm玄武巖三檔集料篩分試驗(yàn)結(jié)果，確定混合料試驗(yàn)級(jí)配見表2，采用木質(zhì)素纖維，摻量為集料質(zhì)量的0.3%。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)馬歇爾法試驗(yàn)法確定復(fù)合改性瀝青混合料的最佳油石比，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 AC—13C混合料試驗(yàn)級(jí)配組成Table2 AC—13CandasphaltMixtureSynthesisgraduation級(jí)配類型不同篩孔(mm)通過百分率/%1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成級(jí)配10095.471.14435.326.619.914.210.85.4規(guī)范要求10090～10068～8538～6824～5015～3810～287～205～154～8

室內(nèi)試驗(yàn)和表3試驗(yàn)結(jié)果表明: SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的各項(xiàng)技術(shù)性能均滿足規(guī)范要求。SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料生產(chǎn)工藝與SBS改性瀝青混合料相同，不需要特殊的拌合工藝。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果與SBS改性瀝青混合料差別不大。

表3 AC—13C不同改性劑摻量馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table3 AC—13CdifferentmodifiedasphaltMarshalltestresults改性瀝青類型OAC/%VV/%VMA/%VFA/%MS/kNFL/mm20%SEAM4.624.014.3576.7711.12.7020%SEAM+2.5%SBS4.834.014.4176.9112.72.8410%SEAM+3.0%SBS4.914.014.7376.9912.22.8215%SEAM+2.5%SBS4.894.014.6677.3512.12.7625%SEAM+2.0%SBS4.934.014.6877.2111.92.724.5%SBS4.864.014.176.6112.12.73

3　SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能

按照現(xiàn)行施工規(guī)范F40 — 2004要求采用車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，采用-10 ℃小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性，采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性。車轍試驗(yàn)參數(shù)為：試驗(yàn)溫度60 ℃，試驗(yàn)輪行走速率(42±1)次/min，試件尺寸為300 mm(長)×300 mm(寬)×100 mm(高)。低溫彎曲試驗(yàn)參數(shù)為： 試驗(yàn)溫度為-10 ℃，試件尺寸為250 mm×30 mm×35 mmm，試驗(yàn)時(shí)采用單點(diǎn)加載方式，加載速率為50 mm/min，支點(diǎn)間距200 mm；浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)試件制備和試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20 — 2011)執(zhí)行，SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果見圖2～圖4。

圖2～圖4不同改性劑摻量SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能可知： ①車轍試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著SEAM和SBS摻量增大，復(fù)合改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度增大，60 min車轍變形量減小，比較相同不同復(fù)配方案車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度大?。?方案Ⅲ>方案Ⅳ>4.5%SBS>方案Ⅱ>方案Ⅰ>2800次/mm，可見采用SEAM與SBS復(fù)配方案可顯著改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，方案Ⅲ、Ⅳ具有較好的抗高溫變形能力，其車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。20%SEAM改性瀝青混合料DS滿足規(guī)范大于2800次/mm要求，這與已有研究成果相吻合。②低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明，相同SBS摻量，隨著SEAM摻量的增大，復(fù)合改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度增大，但彎曲應(yīng)變減小，可見增大SEAM摻量導(dǎo)致復(fù)合改性瀝青混合料的柔性變差，釋放應(yīng)力的能力減弱，以抗彎拉強(qiáng)度和釋放荷載的能力考慮，SEAM對(duì)瀝青混合料低溫性能改善效果不明顯或有不利影響，這與已有研究成果相吻合。此外，相同SEAM摻量，隨著SBS改性劑摻量增大，復(fù)合改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)變均增大，相比4.5%SBS改性瀝青混合料， 15%SEAM+2.5%SBS粉和15%SEAM+2.0%SBS復(fù)合改性方案下瀝青混合料的彎拉應(yīng)變可達(dá)到甚至超過4.5%SBS改性瀝青，復(fù)合改性方案顯著降低了瀝青混合料的勁度模量，提高了混合料的低溫抗裂性，這主要與SEAM增強(qiáng)了瀝青混合料的抗破壞強(qiáng)度，而SBS改性劑增強(qiáng)了瀝青混合料的釋放荷載的能力有關(guān)。③浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明，在10%～25%SEAM和2%～3%SBS摻量范圍內(nèi)，隨著SEAM和SBS摻量增大凍融劈裂強(qiáng)度比(TSR)和馬歇爾殘留穩(wěn)定度(MS0)均呈增大趨勢(shì)，4種復(fù)配方案改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留強(qiáng)度比和凍融劈裂強(qiáng)度均可達(dá)到90%以上。采用SEAM與SBS復(fù)配方案可改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

圖2　不同改性劑摻量SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果Figure 2　Different dosage of modifier SEAM/SBS modified asphalt mixture rut test results

圖3　不同改性劑摻量SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Figure 3　Different dosage of modifier SEAM/SBS modified asphalt mixture low temperature bending test

圖4　不同改性劑摻量SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Figure 4　Different dosage of modifier SEAM/SBS modified asphalt mixture water stability test results

4　SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料抗疲勞性能

通常采用現(xiàn)象學(xué)法和力學(xué)近似法研究方法研究瀝青混凝土的疲勞破壞規(guī)律，現(xiàn)象學(xué)法采用疲勞曲線來表征材料的疲勞特性，側(cè)重于研究裂縫形成的機(jī)理以及應(yīng)力、應(yīng)變與疲勞壽命之間的關(guān)系和各種因素對(duì)疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)操作方便，是目前普遍采用的瀝青混凝土疲勞性能行研究方法。究表明，四點(diǎn)彎曲控制應(yīng)變疲勞試驗(yàn)方法過程中瀝青混合料的受力狀態(tài)更接近瀝青路面的實(shí)際情況，試驗(yàn)方法成熟、可操作性強(qiáng)，對(duì)瀝青結(jié)合料敏感性強(qiáng)。本部分疲勞試驗(yàn)采用中四分點(diǎn)加載彎曲試驗(yàn)法，加載模式為應(yīng)變控制方式，按照現(xiàn)行瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTG E20 — 2011中的要求成型雙層車轍板試件，室溫放置48 h后切割尺寸為400 mm×300 mm×81 mm小梁試件，在美國進(jìn)口的MTS疲勞試驗(yàn)機(jī)上采用三點(diǎn)加載方式，試驗(yàn)選用200、300、400、500 με共4個(gè)應(yīng)變水平，試驗(yàn)溫度為15 ℃，不同SEAM和SBS改性劑摻量下疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合結(jié)果見表4所示。

表4 不同改性劑摻量SEAM/SBS復(fù)合改性瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table4 DifferentdosageofmodifierSEAM/SBSmodifiedasphaltmixturefatiguetestresults改性瀝青種類疲勞試驗(yàn)擬合方程lgNf=A+Blgε相關(guān)系數(shù)R2AB0.98820%SEAM15.78869-4.301680.96920%SEAM+2.5%SBS16.32793-4.286970.97610%SEAM+3.0%SBS16.26363-4.288940.97415%SEAM+2.5%SBS15.96541-4.291970.96625%SEAM+2.0%SBS15.81255-4.293490.9734.5%SBS16.21258-4.290500.985

由表4試驗(yàn)結(jié)果可知: 相同應(yīng)變水平下五種改性瀝青混合料疲勞壽命由大到小依次是： 20%SEAM+2.5%SBS改性瀝青>15%SEAM+2.5%SBS>4.5%SBS >10%SEAM+3.0%SBS>25%SEAM+2.0%SBS，可見620%SEAM+2.5%SBS改性瀝青混合料的抗疲勞性能最好，20%SEAM+2.5%SBS改性瀝青和15%SEAM+2.5%SBS兩種復(fù)配方案的改性瀝青混合料的抗疲勞性能優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。比較疲勞試驗(yàn)擬合參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，采用20%SEAM+2.5%SBS改性瀝青和15%SEAM+2.5%SBS復(fù)配方案所生產(chǎn)的改性瀝青混合料不僅疲勞壽命較高，且疲勞壽命對(duì)應(yīng)變變化水平的敏感性較低，可見本文提出的SEAM與SBS復(fù)配方案可改善瀝青混合料的抗疲勞耐久性。

5　試驗(yàn)路鋪筑及后期跟蹤調(diào)查

試驗(yàn)段項(xiàng)目結(jié)合2011年武寧高速公路32合同段路面工程，進(jìn)行了4 cm AC — 13C改性瀝青混合料上面層鋪設(shè)(20%SEAM+2.5%SBS)，鋪設(shè)長度10.349 km。采用4000型連續(xù)式拌合樓生產(chǎn)，施工階段溫度控制：合料拌合時(shí)控制集料加熱溫度190～200 ℃，改性瀝青的生產(chǎn)按照本文所述的工廠化生產(chǎn)產(chǎn)生進(jìn)行，復(fù)合改性瀝青加熱溫度175～180℃，拌合場(chǎng)出料溫度170～175 ℃，攤鋪溫度控制在160～165 ℃。攤鋪碾壓工藝常規(guī)SBS改性瀝青混合料無異。工程實(shí)踐證明[13-15]，采用SEAM和SBS復(fù)合改性瀝青混合料的生產(chǎn)不需要對(duì)傳統(tǒng)的拌合樓進(jìn)行改造，復(fù)合改性瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪碾壓和室內(nèi)試驗(yàn)各項(xiàng)環(huán)節(jié)均滿足現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范的要求，相比SBS改性瀝青混合料，使用SEAM與SBS復(fù)合改性方案可替代18%～20%的瀝青，其初始造價(jià)可節(jié)省14元/m2。攤鋪碾壓完成后檢測(cè)壓實(shí)度、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。通過長達(dá)5年的試驗(yàn)路檢測(cè)，20%SEAM+2.5%SBS復(fù)合改性瀝青混合料有效地減少了瀝青路面的車轍、水損害和開裂等早期破壞，2015年底進(jìn)行了路況和路面病害調(diào)查，試驗(yàn)段上基本沒有明顯的車轍和裂縫，路面使用狀況良好。試驗(yàn)段檢測(cè)結(jié)果表明，采用SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混凝土延長了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。

6　結(jié)語

① SEAM硫磺改性劑可顯著改善基質(zhì)瀝青的高溫性能和溫度敏感性，根據(jù)SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青的常規(guī)性能指標(biāo)和PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果，推薦SEAM 與SBS復(fù)合改性瀝青中，SBS添加量為2.0%～2.5%，SEAM合理摻量為15%～20%。

② SEAM與SBS復(fù)配方案可節(jié)省瀝青用量，同時(shí)降低SBS摻量，復(fù)合改性瀝青混合料路用性能可達(dá)到甚至超過4.5%改性瀝青混合料。SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能，將SEAM與SBS復(fù)配，有助于提高瀝青混合料綜合路用性能和耐久性，具有較好的應(yīng)用前景。

③ 將SEAM與SBS進(jìn)行復(fù)配可充分利用其各自的技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)，降低工程造價(jià)，相比SBS改性瀝青混合料，使用SEAM與SBS復(fù)合改性方案可替代18%～20%的瀝青，其初始造價(jià)可節(jié)省14元/m2試驗(yàn)路后期跟蹤調(diào)查結(jié)果表明，采用SEAM與SBS復(fù)合改性瀝青混凝土延長了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

[1]王嵐，胡江三,陳剛. 聚合物改性瀝青及混合料高低溫性能研究[J].公路工程，2014，39(4)： 69-73.

[2]于海臣，孫立軍，張麗杰.硫磺瀝青混合料水穩(wěn)定性分析[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2009,12(6)：679-683.

[3]徐世法，賈璐.新型硫磺改性瀝青混合料性能評(píng)價(jià)與應(yīng)用關(guān)鍵技[M]．北京：人民交通出版社，2015.

[4]陳瑛．SEAM瀝青混合料添加的發(fā)展歷史[J]．中國公路，2006，16(6)：8-13.

[5]侯睿.SEAM改性瀝青及混合料路用性能研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2014.

[6]R. Maldonado, M. Falkiewicz, G. Bazi, K. Grzybowski,“Asphalt Modification With Polyphosphoric Acid,”Proceedings of the Canadian Technical Asphalt Association,Vol. 51, pp.163-178 (2006).

[7]J. C. Petersen and H. Plancher, “Model Studies and Interpretive Review of the Competitive Adsorption and Water Displacement of Petroleum Asphalt Chemical Functionalities on Mineral Aggregate Surfaces”, Petroleum Science and Technology, Vol. 16, pp. 89-131 (1998).

[8]J. Youtcheff, T. Arnold, and S. Needham, “Update on THHRC Research Into the Phosphoric Acid Modification of Asphalt,” Presentation to users-producers group, October 2007.

[9]J-F. Masson, G. M. Polomark, and P. Collins, “Time-Dependent Microstructure of Bitumen and Its Fractions by Modulated Differential Scanning Calorimetry,” Energy and Fuels, Vol. 16, pp. 470-476 (2002).

[10]J-F. Masson and G. M. Polomark, “Bitumen Microstructure by Modulated Differential Scanning Calorimetry,” Thermochim. Acta, Vol. 374, pp.105-114 (2001), and Erratum in Vol. 413,p. 273 (2004).

[11]J-F. Masson and S. Bundalo-Perc, “Calculation of Smoothing Factors for the Comparison of DSC Results,” Journal of Thermal.J-F. Masson, V. Leblond, J. Margeson, and S. Bundalo-Perc,“Low-Temperature Bitumen Stiffness and Viscous Parafinnic Nano- and Micro-Domains by Cryogenic AFM and PDM,” J.Microscopy Vol. 227, pp. 191-202 (2007).

[12]劉明長，華強(qiáng). SEAM 改性瀝青在混凝土中的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工, 2012，33(2)：12-17.

[13]王宏. 聚酯纖維對(duì)TPS改性瀝青及其混合料抗裂性能研究[J].公路,2015(10)：209-213.

[14]JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 [S].

[15]趙艷輝，申展華.SEAM瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2011，18(8)：27-31.

[16]岳愛軍，張維軍.ATB-30硫磺改性瀝青混合料性能的試驗(yàn)研究[J].西部交通科技，2009(9)：70-73.

[17]馮紅林.淺談SEAM瀝青混合料的施工工藝[J].黑龍江交通科技，2008,31(3)：38-42.

Study on Technical Performance of SEAM and SBS Compound Modified Asphalt and Its Mixture

LIU Haifang

(Dalian University of Technology City College, Dalian, Liaoning 116600, China)

In order to study the influence of SEAM and SBS content on technical performance of of Composite modified asphalt .In this article, change four kinds SEAM and SBS dosage, using 177 ℃viscosity, penetration, softening point and BBR, DSR test to determine the SEAM and SBS appropriate mix proportion. Using rutting, low temperature bending, immersion Marshall and freeze-thaw splitting, four point load control strain fatigue test to evaluate the comprehensive composite modified asphalt road use performance and fatigue durability. Test results show that: on the basis of regular performance index of the SEAM and SBS composite modified asphalt and PG grading test results, recommended SEAM and SBS composite modified asphalt in the SBS adding amount was 2.0%～2.5%, SEAM reasonable dosage is 15%～20%. SEAM and SBS composite modified asphalt mixture has good high temperature stability and anti-fatigue performance, the SEAM is help to improve the asphalt mixture with SBS to comprehensive road use performance and durability. Using SEAM and SBS composite modified method could replace 18%～20% of the asphalt, and reduce the dosage of SBS. Test road tracking survey results show that the SEAM and SBS composite modified asphalt concrete to extend the service life of the road, economic and social benefit is remarkable, the popularization and application prospect.

road engineering; sulphur extended asphalt mixture composite modified asphalt; composite modified asphalt mixture; road performance

2016 — 03 — 21

國家自然基金項(xiàng)目(51312730)

劉海芳(1980 — )，女，遼寧葫蘆島人，講師，碩士。研究領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)工程。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)04 — 0112 — 06