顏建春　袁海濤

作者簡(jiǎn)介：

顏建春（1979—），碩士，高級(jí)工程師，研究方向：公路工程;

袁海濤（1990—），碩士，工程師，主要從事道路材料研發(fā)咨詢工作。

摘要：文章對(duì)普通橡膠改性瀝青和橡膠復(fù)合改性瀝青進(jìn)行溫度敏感性研究，綜合分析了針入度指數(shù)、針入度黏度指數(shù)和黏溫指數(shù)等指標(biāo)的適用性，并將橡膠瀝青的使用溫度分為低、中、高三個(gè)溫度區(qū)段，不同溫度區(qū)段應(yīng)采用不同的指標(biāo)評(píng)價(jià)溫度敏感性。結(jié)果表明：隨著膠粉和SBS摻量的增加，這兩類橡膠瀝青在低中溫區(qū)段的溫度敏感性逐漸降低，說(shuō)明改性劑的摻入降低了瀝青的溫度敏感性，提高了瀝青的穩(wěn)定性，而在高溫區(qū)段內(nèi)橡膠復(fù)合改性瀝青的溫度敏感性略高于純膠粉改性瀝青。

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青;感溫性分析;評(píng)價(jià)指標(biāo)

中國(guó)分類號(hào)：U416.03A050164

0 引言

瀝青路面在使用過(guò)程中，經(jīng)受最多的是自然溫度的循環(huán)作用，此時(shí)瀝青結(jié)合料需要具備較好的溫度適應(yīng)性和抵抗性來(lái)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，即對(duì)溫度變化越不敏感的瀝青更利于路面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久使用。張[HTXH1]喆等[1]分析了國(guó)內(nèi)外多種道路石油瀝青的感溫性，認(rèn)為采用國(guó)際針入度指數(shù)能較好地評(píng)價(jià)瀝青的感溫性，更符合瀝青路面實(shí)際情況;王嵐等[2]利用DSR試驗(yàn)獲得了瀝青的黏溫指數(shù)VTS，并利用該指標(biāo)對(duì)道路石油瀝青、橡膠瀝青等瀝青老化前后的感溫性進(jìn)行了分析;徐曉娟[3]對(duì)多種基質(zhì)瀝青和改性瀝青進(jìn)行了多指標(biāo)的溫感性分析，認(rèn)為動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)得到的GTS指標(biāo)能更精確合理地評(píng)價(jià)瀝青的溫度敏感性;王楓成等[4]對(duì)摻溫拌劑的改性瀝青進(jìn)行了溫度敏感性分析;郭詠梅[5]采用動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析得到的黏溫指數(shù)VTS評(píng)價(jià)了SBS改性瀝青的溫度敏感性;康愛(ài)紅等[6]認(rèn)為黏溫體系參數(shù)由于精度較好，可以作為膠粉改性瀝青感溫性能的評(píng)價(jià)指標(biāo);龍海濤等[7]采用手持黏度計(jì)測(cè)量黏溫曲線方法，認(rèn)為能夠較好地檢測(cè)橡膠瀝青的溫度敏感性。

橡膠瀝青作為一種節(jié)能環(huán)保、性能優(yōu)良的筑路材料，近些年得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。但對(duì)橡膠瀝青的溫度敏感性分析工作尚有不足，目前瀝青溫感性分析主要圍繞基質(zhì)瀝青和改性瀝青進(jìn)行，針對(duì)普通橡膠改性瀝青尤其是橡膠復(fù)合改性瀝青的溫度敏感性研究不夠深入。本文在比較目前常用的感溫性評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確定了在不同應(yīng)用條件下最適合評(píng)價(jià)橡膠瀝青感溫性的指標(biāo)。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣制備

本文所述不同類型橡膠瀝青指不同摻量的普通橡膠改性瀝青和SBS-膠粉復(fù)配的橡膠改性瀝青。主要采用70#A級(jí)道路石油瀝青、（30～80）目橡膠粉、SBS改性劑等原材料，在高速剪切機(jī)和攪拌機(jī)的作用下加工成普通橡膠瀝青及復(fù)合改性瀝青。普通橡膠瀝青加工工藝為：將70#A級(jí)道路石油瀝青加熱到180 ℃后，分別加入16%、18%、20%、22%、24%的橡膠粉，攪拌60 min后剪切10 min再攪拌30 min后加工完畢。橡膠復(fù)合改性瀝青加工工藝為：將70#A級(jí)道路石油瀝青加熱到180 ℃后，分別加入0.5%、1%、1.5%和2%的SBS改性劑，攪拌均勻后剪切30 min，然后攪拌60 min，再加入20%摻量的橡膠粉，攪拌90 min后加工完畢。

1.2 試驗(yàn)方法

國(guó)內(nèi)外的瀝青感溫性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有以下幾種。

1.2.1 針入度指數(shù)PI

我國(guó)在“八五”瀝青研究成果基礎(chǔ)上綜合考慮國(guó)際上的瀝青感溫性指標(biāo)，提出了利用三個(gè)及以上溫度的針入度線性回歸并計(jì)算得到的適合國(guó)產(chǎn)瀝青的針入度指數(shù)PIpen。而國(guó)際上最常用的是利用25 ℃針入度和軟化點(diǎn)計(jì)算得到的國(guó)際針入度指數(shù)PIpen R&B。兩者均利用了針入度對(duì)數(shù)與溫度之間存在的線性關(guān)系，區(qū)別在于回歸曲線的斜率取值不同，最終的計(jì)算公式如式（1）、式（2）所示。

2 結(jié)果分析

2.1 針入度指數(shù)PI

對(duì)普通膠粉改性橡膠瀝青和橡膠復(fù)合改性瀝青分別進(jìn)行15 ℃、25 ℃、30 ℃針入度及軟化點(diǎn)試驗(yàn)，并計(jì)算兩種針入度指數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表1和圖1～2所示。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，不同類型的橡膠瀝青其針入度指數(shù)PIpen不同，整體隨改性劑摻量增加而增加，但規(guī)律不明顯，這可能是由于膠粉等大顆粒的存在影響了針入度的準(zhǔn)確性，且測(cè)量次數(shù)越多越容易受到干擾。而國(guó)際針入度指數(shù)PIpen R&B隨著膠粉及SBS摻量的增加呈現(xiàn)出較為明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，意味著此時(shí)的橡膠瀝青溫度敏感性逐漸下降，具有越來(lái)越好的抵抗溫度變化的能力。這說(shuō)明改性劑的加入有效降低了橡膠瀝青的感溫性，且在低溫的使用環(huán)境下（25 ℃～60 ℃），采用國(guó)際針入度指數(shù)PIpen R&B能更好地評(píng)價(jià)橡膠瀝青的溫度敏感性。

2.2 針入度黏度指數(shù)PVN

在測(cè)量25 ℃針入度基礎(chǔ)上，再通過(guò)測(cè)量各種瀝青的135 ℃布氏黏度計(jì)算得到針入度黏度指數(shù)PVN，結(jié)果如表2和圖3～4所示。

根據(jù)計(jì)算公式，得到了不同類型橡膠瀝青的針入度黏度指數(shù)PVN。由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著膠粉及SBS等改性劑摻量的增加，針入度黏度指數(shù)PVN呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，規(guī)律與國(guó)際針入度指數(shù)PIpen R&B相似，且均大于A級(jí)使用要求范圍內(nèi)的PVN值，說(shuō)明經(jīng)過(guò)膠粉和SBS改性，傳統(tǒng)橡膠瀝青及橡膠復(fù)合改性瀝青的溫度敏感性大大降低，完全滿足重載交通的使用要求。另外，通過(guò)比較20%膠粉改性橡膠瀝青與摻加SBS復(fù)配橡膠瀝青的PVN可知，摻加SBS改性劑后，PVN值均有提高，表明增加SBS復(fù)配后能更好地增強(qiáng)橡膠瀝青的性能，提高路用性能。綜上所述，可以認(rèn)為針入度黏度指數(shù)PVN可以用于橡膠瀝青在中溫（60 ℃～135 ℃）環(huán)境下的溫度敏感性評(píng)價(jià)。

2.3 黏溫指數(shù)VTS

對(duì)不同類型的橡膠瀝青的高溫區(qū)黏度進(jìn)行測(cè)量，分別測(cè)量135 ℃、150 ℃、165 ℃、180 ℃的布氏黏度，并分別計(jì)算不同溫度區(qū)間內(nèi)的黏溫指數(shù)，結(jié)果如表3和圖5～6所示。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，純膠粉改性瀝青隨膠粉摻量的增加，各溫度段及VTS135-180基本呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，表明膠粉摻量的增加有助于降低橡膠瀝青的溫度敏感性，規(guī)律同中低溫的一致。這說(shuō)明黏溫指數(shù)VTS能在一定溫度范圍內(nèi)（135 ℃～180 ℃）表征橡膠瀝青高溫時(shí)的溫度敏感性。而對(duì)于SBS復(fù)合改性橡膠瀝青，由于SBS改性后在高溫下黏度相對(duì)較小，在一定程度上稀釋了同摻量膠粉改性橡膠瀝青，因此隨SBS改性劑摻量的增加，SBS復(fù)合改性橡膠瀝青的溫度敏感性略有下降，但同20%膠粉改性瀝青的黏溫指數(shù)VTS相比仍偏大，說(shuō)明SBS改性劑的加入仍有一定的降低溫度敏感性的作用，但摻量不宜過(guò)高。另外，高摻量及復(fù)配SBS的橡膠瀝青在135 ℃和180 ℃時(shí)的黏度相差較大，因此需要注意施工溫度，以降低溫度變化對(duì)施工造成的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)橡膠瀝青在不同溫度范圍內(nèi)的不同特點(diǎn)，劃分了低、中、高溫區(qū)段，分別采用國(guó)際針入度指數(shù)、針入度黏度指數(shù)和黏溫指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)溫度敏感性，其評(píng)價(jià)結(jié)果在低、中溫時(shí)規(guī)律基本一致，在高溫時(shí)不同瀝青反映出不同的溫度敏感性。

（2）純膠粉改性橡膠瀝青的溫度敏感性隨膠粉摻量的增加而逐漸降低，說(shuō)明膠粉的摻入改善了基質(zhì)瀝青的感溫性，有助于瀝青的溫度穩(wěn)定性。而SBS膠粉復(fù)合改性瀝青在低、中溫時(shí)同樣隨SBS及膠粉改性劑摻量的增加而改善了溫度敏感性，但在高溫區(qū)段時(shí)，隨著SBS改性劑摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的黏溫指數(shù)略有降低，但感溫性仍好于未摻SBS的橡膠瀝青。

（3）高膠粉摻量及復(fù)配SBS的橡膠瀝青在135 ℃和180 ℃時(shí)的黏度相差較大，溫度敏感性較常溫時(shí)增加，應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中拌和、攤鋪、碾壓時(shí)的溫度控制，正確利用好橡膠瀝青的溫度敏感性規(guī)律，實(shí)現(xiàn)橡膠瀝青的合理化工程應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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