SBS改性瀝青混合料低溫性能研究

宋子房

摘要：通過對(duì)70#基質(zhì)瀝青及4種不同SBS摻量的改性瀝青進(jìn)行BBR試驗(yàn)，并對(duì)5種瀝青混合料進(jìn)行TSRST試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了SBS改性瀝青混合料的低溫性能。結(jié)果表明，與基質(zhì)瀝青的混合料相比SBS瀝青混合料開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力沒有明顯增長；但是SBS瀝青混合料試件的應(yīng)力增長明顯變得很緩慢，開裂溫度明顯降低，即低溫性能得到了改善。

關(guān)鍵詞：低溫開裂；SBS改性瀝青；BBR試驗(yàn)；TSRST試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U414.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： The low temperature performance of SBS modified asphalt mixture was evaluated by means of BBR test and TSRST test on 70# base asphalt and four types of modified asphalt with different SBS amounts. The results show that comparing with base asphalt， temperature stress within the sample made of SBS modified asphalt does not increase too much when it cracks. Meanwhile， the increasing is very slow while the cracking temperature drops significantly， which means the low temperature performance has been improved.

Key words： low temperature cracking； SBS modified asphalt； BBR test； TSRST test

0引言

瀝青是一種溫度敏感性材料，在高寒地區(qū)容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青路面低溫縮裂。如果采用高標(biāo)號(hào)的基質(zhì)瀝青，可以在一定程度上降低瀝青混合料的開裂溫度，但是單純?cè)龃蠡|(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)不能完全解決瀝青路面在低溫狀況下的溫度應(yīng)力破壞，而且會(huì)對(duì)其高溫性能產(chǎn)生影響。為了能徹底有效地解決瀝青路面結(jié)構(gòu)在冬季的低溫開裂問題，而又不至使路面夏季出現(xiàn)高溫車轍，本文從SBS改性瀝青技術(shù)著手研究其混合料的低溫性能[1]。

1研究方案的確定

本文首先在基質(zhì)瀝青中摻入不同比例的輕質(zhì)油及SBS，研究其低溫性能；其次，對(duì)SBS瀝青混合料低溫性能進(jìn)行研究，確定兩者之間的關(guān)聯(lián)性。

常規(guī)的瀝青檢測指標(biāo)（如針入度、低溫延度等）很難評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能，而BBR試驗(yàn)測得的極限勁度模量S及蠕變速率m可以較好地反映瀝青材料的低溫抗裂性能。若瀝青的勁度模量S太大，則呈現(xiàn)脆性，路面容易開裂破壞，而表征瀝青勁度隨時(shí)間的變化率m值較大；當(dāng)溫度下降使路面產(chǎn)生收縮時(shí)，結(jié)合料的響應(yīng)如同勁度減小，導(dǎo)致材料中的拉應(yīng)力減小，低溫開裂的可能性也減小。所以，本次試驗(yàn)先檢測瀝青的常規(guī)指標(biāo)，再對(duì)其進(jìn)行BBR試驗(yàn)。

SBS瀝青混合料低溫應(yīng)力的評(píng)測主要是看溫度以恒定速率下降時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力變化，所以采用TSRST試驗(yàn)系統(tǒng)。瀝青混合料在溫度逐漸下降、位移受到限制的情況下內(nèi)部拉應(yīng)力會(huì)越來越大，直到產(chǎn)生斷裂破壞。試件內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生急劇下降時(shí)表明試件發(fā)生了斷裂，當(dāng)試件內(nèi)部的應(yīng)力減小到整個(gè)試驗(yàn)過程中產(chǎn)生最大應(yīng)力的一半時(shí)，即認(rèn)定為試件發(fā)生了破壞。因?yàn)閼?yīng)力的突然減小表明試件已經(jīng)發(fā)生位移，通過位移變形抵消試件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力；而試件兩端是固定的，發(fā)生位移即說明試件本身因?yàn)閺?qiáng)度不足產(chǎn)生了開裂，然后通過自身收縮產(chǎn)生位移[23]。

2材料性質(zhì)及組成

SBS瀝青采用較為常見的ESSO70#基質(zhì)瀝青配制而成，其主要指標(biāo)見表1； SBS瀝青混合料的合成級(jí)配如表2所示；本次配合比設(shè)計(jì)取51%為最佳油石比。

通過對(duì)PAV老化后的這幾種SBS瀝青材料進(jìn)行BBR試驗(yàn)，研究不同SBS瀝青對(duì)于瀝青低溫性能的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

分析表5可以得到：添加SBS可以有效改善瀝青材料的低溫抗裂性；當(dāng)SBS摻量足夠高時(shí)，瀝青膠結(jié)料的低溫性能會(huì)變得相當(dāng)可觀，在-36 ℃以下的氣溫條件下仍能滿足低溫使用性能，滿足中國極寒地區(qū)道路使用要求。

4SBS瀝青混合料低溫性能評(píng)價(jià)

4.1SBS瀝青混合料開裂溫度研究

開裂溫度是瀝青混合料在低溫條件下抗裂性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，所以本文選用TSRST方法測定SBS瀝青混合料的低溫開裂溫度，TSRST檢測結(jié)果的可信度較高，且樣本變化幅度不大， 具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出：在其他條件相同的情況下，提高SBS摻量可以充分改善瀝青混合料的低溫性能，高SBS摻量的瀝青混合料開裂溫度可以達(dá)到-40 ℃以下，對(duì)于中國的極寒地區(qū)，冬季路面最低氣溫在-40 ℃左右，當(dāng)SBS摻量達(dá)到7%的時(shí)候基本就可以保障路面的使用性能[810]。

4.2SBS瀝青混合料在降溫過程中溫度應(yīng)力變化研究

在TSRST試驗(yàn)過程中，確定了SBS瀝青材料的低溫開裂溫度，現(xiàn)在進(jìn)一步對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部的應(yīng)力變化狀況進(jìn)行研究。圖1反映了不同摻量SBS瀝青混合料在TSRST試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部溫度應(yīng)力的變化過程。

從圖1混合料試件內(nèi)部溫度應(yīng)力隨溫度變化的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)： 70#基質(zhì)瀝青混合料與不同摻量的SBS瀝青混合料在開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力相差不大，但是 SBS瀝青混合料試件的開裂溫度降低了很多，即低溫性能得到了很大的改善。這說明SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，而不是增大了混合料試件的抗拉強(qiáng)度。在降溫的開始階段，即溫度還較高的時(shí)候，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力增加較緩慢，等降溫到達(dá)一定程度時(shí)，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力呈線性增加，基質(zhì)瀝青轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-22 ℃左右，而SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-36 ℃甚至更低，說明SBS瀝青混合料在低溫條件下比基質(zhì)瀝青混合料的粘彈性轉(zhuǎn)化點(diǎn)更低。

5結(jié)語

（1） SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，但對(duì)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度沒有明顯改善。

（2） 瀝青混合料在降溫過程中存在彈塑性轉(zhuǎn)化點(diǎn)，即溫度下降到一定程度后，瀝青混合料可以被視作脆性材料，不同瀝青材料的這一轉(zhuǎn)化點(diǎn)不同，SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)的溫度要比基質(zhì)瀝青混合料低一些，為-36 ℃左右。

（3） SBS改性瀝青混合料在低溫狀態(tài)下有著較低的模量，而且其內(nèi)部的應(yīng)力增長很緩慢的，其在低溫條件下也有較好的耐疲勞性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳卓.瀝青路面低溫縮裂的原因與防治[J].石油瀝青，2009，23（1）：6264.

[2]李明.瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)分析[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2006.

[3]李曉娟，韓森，李淵，等.瀝青結(jié)合料低溫抗裂性指標(biāo)試驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（7）：8184.

[4]張東，許益東，趙永利.基于TSRST的瀝青路面溫度應(yīng)力計(jì)算參數(shù)的反算方法[J].石油瀝青，2009，23（5）：3033.

[5]周進(jìn)川，張智強(qiáng)，饒梟宇.SBS改性瀝青抗裂特性的SHRP試驗(yàn)研究[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（1）：5053.

[6]朱夢(mèng)良，張起森.SBS改性瀝青及SMA混合料的應(yīng)用研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2001，14（1）：1320.

[7]張帆，李三喜，李旭日，等.SBS改性瀝青的制備與性能[J].沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，17（1）：2528.

[8]趙永禎，魯榮彥，李彥偉.界面法改性瀝青混合料路用性能分析與應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007，14（4）：1719.

[9]曹麗萍，譚憶秋，董澤蛟，等.應(yīng)用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度評(píng)價(jià)SBS改性瀝青低溫性能[J].中國公路學(xué)報(bào)，2006，19（2）：16.

[10]張爭奇，崔文社，馬良，等.SBS改性瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)特性[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，27（6）：610.

[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint

摘要：通過對(duì)70#基質(zhì)瀝青及4種不同SBS摻量的改性瀝青進(jìn)行BBR試驗(yàn)，并對(duì)5種瀝青混合料進(jìn)行TSRST試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了SBS改性瀝青混合料的低溫性能。結(jié)果表明，與基質(zhì)瀝青的混合料相比SBS瀝青混合料開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力沒有明顯增長；但是SBS瀝青混合料試件的應(yīng)力增長明顯變得很緩慢，開裂溫度明顯降低，即低溫性能得到了改善。

關(guān)鍵詞：低溫開裂；SBS改性瀝青；BBR試驗(yàn)；TSRST試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U414.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： The low temperature performance of SBS modified asphalt mixture was evaluated by means of BBR test and TSRST test on 70# base asphalt and four types of modified asphalt with different SBS amounts. The results show that comparing with base asphalt， temperature stress within the sample made of SBS modified asphalt does not increase too much when it cracks. Meanwhile， the increasing is very slow while the cracking temperature drops significantly， which means the low temperature performance has been improved.

Key words： low temperature cracking； SBS modified asphalt； BBR test； TSRST test

0引言

瀝青是一種溫度敏感性材料，在高寒地區(qū)容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青路面低溫縮裂。如果采用高標(biāo)號(hào)的基質(zhì)瀝青，可以在一定程度上降低瀝青混合料的開裂溫度，但是單純?cè)龃蠡|(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)不能完全解決瀝青路面在低溫狀況下的溫度應(yīng)力破壞，而且會(huì)對(duì)其高溫性能產(chǎn)生影響。為了能徹底有效地解決瀝青路面結(jié)構(gòu)在冬季的低溫開裂問題，而又不至使路面夏季出現(xiàn)高溫車轍，本文從SBS改性瀝青技術(shù)著手研究其混合料的低溫性能[1]。

1研究方案的確定

本文首先在基質(zhì)瀝青中摻入不同比例的輕質(zhì)油及SBS，研究其低溫性能；其次，對(duì)SBS瀝青混合料低溫性能進(jìn)行研究，確定兩者之間的關(guān)聯(lián)性。

常規(guī)的瀝青檢測指標(biāo)（如針入度、低溫延度等）很難評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能，而BBR試驗(yàn)測得的極限勁度模量S及蠕變速率m可以較好地反映瀝青材料的低溫抗裂性能。若瀝青的勁度模量S太大，則呈現(xiàn)脆性，路面容易開裂破壞，而表征瀝青勁度隨時(shí)間的變化率m值較大；當(dāng)溫度下降使路面產(chǎn)生收縮時(shí)，結(jié)合料的響應(yīng)如同勁度減小，導(dǎo)致材料中的拉應(yīng)力減小，低溫開裂的可能性也減小。所以，本次試驗(yàn)先檢測瀝青的常規(guī)指標(biāo)，再對(duì)其進(jìn)行BBR試驗(yàn)。

SBS瀝青混合料低溫應(yīng)力的評(píng)測主要是看溫度以恒定速率下降時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力變化，所以采用TSRST試驗(yàn)系統(tǒng)。瀝青混合料在溫度逐漸下降、位移受到限制的情況下內(nèi)部拉應(yīng)力會(huì)越來越大，直到產(chǎn)生斷裂破壞。試件內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生急劇下降時(shí)表明試件發(fā)生了斷裂，當(dāng)試件內(nèi)部的應(yīng)力減小到整個(gè)試驗(yàn)過程中產(chǎn)生最大應(yīng)力的一半時(shí)，即認(rèn)定為試件發(fā)生了破壞。因?yàn)閼?yīng)力的突然減小表明試件已經(jīng)發(fā)生位移，通過位移變形抵消試件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力；而試件兩端是固定的，發(fā)生位移即說明試件本身因?yàn)閺?qiáng)度不足產(chǎn)生了開裂，然后通過自身收縮產(chǎn)生位移[23]。

2材料性質(zhì)及組成

SBS瀝青采用較為常見的ESSO70#基質(zhì)瀝青配制而成，其主要指標(biāo)見表1； SBS瀝青混合料的合成級(jí)配如表2所示；本次配合比設(shè)計(jì)取51%為最佳油石比。

通過對(duì)PAV老化后的這幾種SBS瀝青材料進(jìn)行BBR試驗(yàn)，研究不同SBS瀝青對(duì)于瀝青低溫性能的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

分析表5可以得到：添加SBS可以有效改善瀝青材料的低溫抗裂性；當(dāng)SBS摻量足夠高時(shí)，瀝青膠結(jié)料的低溫性能會(huì)變得相當(dāng)可觀，在-36 ℃以下的氣溫條件下仍能滿足低溫使用性能，滿足中國極寒地區(qū)道路使用要求。

4SBS瀝青混合料低溫性能評(píng)價(jià)

4.1SBS瀝青混合料開裂溫度研究

開裂溫度是瀝青混合料在低溫條件下抗裂性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，所以本文選用TSRST方法測定SBS瀝青混合料的低溫開裂溫度，TSRST檢測結(jié)果的可信度較高，且樣本變化幅度不大， 具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出：在其他條件相同的情況下，提高SBS摻量可以充分改善瀝青混合料的低溫性能，高SBS摻量的瀝青混合料開裂溫度可以達(dá)到-40 ℃以下，對(duì)于中國的極寒地區(qū)，冬季路面最低氣溫在-40 ℃左右，當(dāng)SBS摻量達(dá)到7%的時(shí)候基本就可以保障路面的使用性能[810]。

4.2SBS瀝青混合料在降溫過程中溫度應(yīng)力變化研究

在TSRST試驗(yàn)過程中，確定了SBS瀝青材料的低溫開裂溫度，現(xiàn)在進(jìn)一步對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部的應(yīng)力變化狀況進(jìn)行研究。圖1反映了不同摻量SBS瀝青混合料在TSRST試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部溫度應(yīng)力的變化過程。

從圖1混合料試件內(nèi)部溫度應(yīng)力隨溫度變化的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)： 70#基質(zhì)瀝青混合料與不同摻量的SBS瀝青混合料在開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力相差不大，但是 SBS瀝青混合料試件的開裂溫度降低了很多，即低溫性能得到了很大的改善。這說明SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，而不是增大了混合料試件的抗拉強(qiáng)度。在降溫的開始階段，即溫度還較高的時(shí)候，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力增加較緩慢，等降溫到達(dá)一定程度時(shí)，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力呈線性增加，基質(zhì)瀝青轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-22 ℃左右，而SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-36 ℃甚至更低，說明SBS瀝青混合料在低溫條件下比基質(zhì)瀝青混合料的粘彈性轉(zhuǎn)化點(diǎn)更低。

5結(jié)語

（1） SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，但對(duì)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度沒有明顯改善。

（2） 瀝青混合料在降溫過程中存在彈塑性轉(zhuǎn)化點(diǎn)，即溫度下降到一定程度后，瀝青混合料可以被視作脆性材料，不同瀝青材料的這一轉(zhuǎn)化點(diǎn)不同，SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)的溫度要比基質(zhì)瀝青混合料低一些，為-36 ℃左右。

（3） SBS改性瀝青混合料在低溫狀態(tài)下有著較低的模量，而且其內(nèi)部的應(yīng)力增長很緩慢的，其在低溫條件下也有較好的耐疲勞性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳卓.瀝青路面低溫縮裂的原因與防治[J].石油瀝青，2009，23（1）：6264.

[2]李明.瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)分析[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2006.

[3]李曉娟，韓森，李淵，等.瀝青結(jié)合料低溫抗裂性指標(biāo)試驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（7）：8184.

[4]張東，許益東，趙永利.基于TSRST的瀝青路面溫度應(yīng)力計(jì)算參數(shù)的反算方法[J].石油瀝青，2009，23（5）：3033.

[5]周進(jìn)川，張智強(qiáng)，饒梟宇.SBS改性瀝青抗裂特性的SHRP試驗(yàn)研究[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（1）：5053.

[6]朱夢(mèng)良，張起森.SBS改性瀝青及SMA混合料的應(yīng)用研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2001，14（1）：1320.

[7]張帆，李三喜，李旭日，等.SBS改性瀝青的制備與性能[J].沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，17（1）：2528.

[8]趙永禎，魯榮彥，李彥偉.界面法改性瀝青混合料路用性能分析與應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007，14（4）：1719.

[9]曹麗萍，譚憶秋，董澤蛟，等.應(yīng)用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度評(píng)價(jià)SBS改性瀝青低溫性能[J].中國公路學(xué)報(bào)，2006，19（2）：16.

[10]張爭奇，崔文社，馬良，等.SBS改性瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)特性[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，27（6）：610.

[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint

摘要：通過對(duì)70#基質(zhì)瀝青及4種不同SBS摻量的改性瀝青進(jìn)行BBR試驗(yàn)，并對(duì)5種瀝青混合料進(jìn)行TSRST試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了SBS改性瀝青混合料的低溫性能。結(jié)果表明，與基質(zhì)瀝青的混合料相比SBS瀝青混合料開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力沒有明顯增長；但是SBS瀝青混合料試件的應(yīng)力增長明顯變得很緩慢，開裂溫度明顯降低，即低溫性能得到了改善。

關(guān)鍵詞：低溫開裂；SBS改性瀝青；BBR試驗(yàn)；TSRST試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U414.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： The low temperature performance of SBS modified asphalt mixture was evaluated by means of BBR test and TSRST test on 70# base asphalt and four types of modified asphalt with different SBS amounts. The results show that comparing with base asphalt， temperature stress within the sample made of SBS modified asphalt does not increase too much when it cracks. Meanwhile， the increasing is very slow while the cracking temperature drops significantly， which means the low temperature performance has been improved.

Key words： low temperature cracking； SBS modified asphalt； BBR test； TSRST test

0引言

瀝青是一種溫度敏感性材料，在高寒地區(qū)容易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青路面低溫縮裂。如果采用高標(biāo)號(hào)的基質(zhì)瀝青，可以在一定程度上降低瀝青混合料的開裂溫度，但是單純?cè)龃蠡|(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)不能完全解決瀝青路面在低溫狀況下的溫度應(yīng)力破壞，而且會(huì)對(duì)其高溫性能產(chǎn)生影響。為了能徹底有效地解決瀝青路面結(jié)構(gòu)在冬季的低溫開裂問題，而又不至使路面夏季出現(xiàn)高溫車轍，本文從SBS改性瀝青技術(shù)著手研究其混合料的低溫性能[1]。

1研究方案的確定

本文首先在基質(zhì)瀝青中摻入不同比例的輕質(zhì)油及SBS，研究其低溫性能；其次，對(duì)SBS瀝青混合料低溫性能進(jìn)行研究，確定兩者之間的關(guān)聯(lián)性。

常規(guī)的瀝青檢測指標(biāo)（如針入度、低溫延度等）很難評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能，而BBR試驗(yàn)測得的極限勁度模量S及蠕變速率m可以較好地反映瀝青材料的低溫抗裂性能。若瀝青的勁度模量S太大，則呈現(xiàn)脆性，路面容易開裂破壞，而表征瀝青勁度隨時(shí)間的變化率m值較大；當(dāng)溫度下降使路面產(chǎn)生收縮時(shí)，結(jié)合料的響應(yīng)如同勁度減小，導(dǎo)致材料中的拉應(yīng)力減小，低溫開裂的可能性也減小。所以，本次試驗(yàn)先檢測瀝青的常規(guī)指標(biāo)，再對(duì)其進(jìn)行BBR試驗(yàn)。

SBS瀝青混合料低溫應(yīng)力的評(píng)測主要是看溫度以恒定速率下降時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力變化，所以采用TSRST試驗(yàn)系統(tǒng)。瀝青混合料在溫度逐漸下降、位移受到限制的情況下內(nèi)部拉應(yīng)力會(huì)越來越大，直到產(chǎn)生斷裂破壞。試件內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生急劇下降時(shí)表明試件發(fā)生了斷裂，當(dāng)試件內(nèi)部的應(yīng)力減小到整個(gè)試驗(yàn)過程中產(chǎn)生最大應(yīng)力的一半時(shí)，即認(rèn)定為試件發(fā)生了破壞。因?yàn)閼?yīng)力的突然減小表明試件已經(jīng)發(fā)生位移，通過位移變形抵消試件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力；而試件兩端是固定的，發(fā)生位移即說明試件本身因?yàn)閺?qiáng)度不足產(chǎn)生了開裂，然后通過自身收縮產(chǎn)生位移[23]。

2材料性質(zhì)及組成

SBS瀝青采用較為常見的ESSO70#基質(zhì)瀝青配制而成，其主要指標(biāo)見表1； SBS瀝青混合料的合成級(jí)配如表2所示；本次配合比設(shè)計(jì)取51%為最佳油石比。

通過對(duì)PAV老化后的這幾種SBS瀝青材料進(jìn)行BBR試驗(yàn)，研究不同SBS瀝青對(duì)于瀝青低溫性能的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

分析表5可以得到：添加SBS可以有效改善瀝青材料的低溫抗裂性；當(dāng)SBS摻量足夠高時(shí)，瀝青膠結(jié)料的低溫性能會(huì)變得相當(dāng)可觀，在-36 ℃以下的氣溫條件下仍能滿足低溫使用性能，滿足中國極寒地區(qū)道路使用要求。

4SBS瀝青混合料低溫性能評(píng)價(jià)

4.1SBS瀝青混合料開裂溫度研究

開裂溫度是瀝青混合料在低溫條件下抗裂性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，所以本文選用TSRST方法測定SBS瀝青混合料的低溫開裂溫度，TSRST檢測結(jié)果的可信度較高，且樣本變化幅度不大， 具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出：在其他條件相同的情況下，提高SBS摻量可以充分改善瀝青混合料的低溫性能，高SBS摻量的瀝青混合料開裂溫度可以達(dá)到-40 ℃以下，對(duì)于中國的極寒地區(qū)，冬季路面最低氣溫在-40 ℃左右，當(dāng)SBS摻量達(dá)到7%的時(shí)候基本就可以保障路面的使用性能[810]。

4.2SBS瀝青混合料在降溫過程中溫度應(yīng)力變化研究

在TSRST試驗(yàn)過程中，確定了SBS瀝青材料的低溫開裂溫度，現(xiàn)在進(jìn)一步對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部的應(yīng)力變化狀況進(jìn)行研究。圖1反映了不同摻量SBS瀝青混合料在TSRST試驗(yàn)過程中試件內(nèi)部溫度應(yīng)力的變化過程。

從圖1混合料試件內(nèi)部溫度應(yīng)力隨溫度變化的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)： 70#基質(zhì)瀝青混合料與不同摻量的SBS瀝青混合料在開裂時(shí)試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力相差不大，但是 SBS瀝青混合料試件的開裂溫度降低了很多，即低溫性能得到了很大的改善。這說明SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，而不是增大了混合料試件的抗拉強(qiáng)度。在降溫的開始階段，即溫度還較高的時(shí)候，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力增加較緩慢，等降溫到達(dá)一定程度時(shí)，試件內(nèi)部的溫度應(yīng)力呈線性增加，基質(zhì)瀝青轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-22 ℃左右，而SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度在-36 ℃甚至更低，說明SBS瀝青混合料在低溫條件下比基質(zhì)瀝青混合料的粘彈性轉(zhuǎn)化點(diǎn)更低。

5結(jié)語

（1） SBS材料改善了瀝青混合料試件低溫條件下的韌性，降低了低溫狀態(tài)下瀝青混合料試件的模量，但對(duì)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度沒有明顯改善。

（2） 瀝青混合料在降溫過程中存在彈塑性轉(zhuǎn)化點(diǎn)，即溫度下降到一定程度后，瀝青混合料可以被視作脆性材料，不同瀝青材料的這一轉(zhuǎn)化點(diǎn)不同，SBS瀝青混合料轉(zhuǎn)化點(diǎn)的溫度要比基質(zhì)瀝青混合料低一些，為-36 ℃左右。

（3） SBS改性瀝青混合料在低溫狀態(tài)下有著較低的模量，而且其內(nèi)部的應(yīng)力增長很緩慢的，其在低溫條件下也有較好的耐疲勞性能。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint