聚合物改性瀝青測力延度試驗評價參數選擇與分析

郭辛玲

（山西平陽路橋有限公司二分公司，山西 臨汾 041000）

為了提升普通瀝青的低溫性能，常采用SBS改性劑對普通瀝青進行改性，使其低溫性能得到改善，延度用來評價瀝青的低溫性能已在我國應用較為普遍，且操作方法簡便直觀，但延度試驗方法運用于改性瀝青時與彎曲梁流變試驗結果相關性并不高，不能更為準確地評價改性瀝青的低溫性能[1]。各國工作者陸續開展了大量基于測力延度的瀝青性能評價[2-3]。Radiziszewski通過測力延度試驗通過積分計算的韌性比可以很好地評價改性瀝青的低溫性能，且韌性比與改性瀝青混合料的疲勞壽命相關性好[3]。Shuler等人認為改性瀝青測力延度試驗結果中彈性變形階段受普通瀝青的影響，而瀝青蠕變階段的斜率受改性瀝青性能的影響[4]。

改性瀝青的延度試驗曲線基本都遵循圖1曲線，AB段為彈性階段，為低溫下瀝青的彈性變形，當改性瀝青受拉達到最大彈性極限時，進入BC階段，BC階段為塑性勁縮階段，當到轉折點Fz點時，曲線上升，進入瀝青蠕變階段。在全過程中，屈服應變能為E=LMAX×FMAX，FMAX和LMAX分別為瀝青拉伸彈性過程中最大拉力及彈性最大拉升距離，反映瀝青彈性階段能量的存儲能力；拉斷功為ABCDF閉合區域的積分，為SABCDF，反映瀝青斷裂時，瀝青的應變能全部釋放才會斷裂；韌性比為SCDFE/SABE。

1 試驗設計

通過對普通瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青進行測力延度試驗，研究拉伸過程中測力延度曲線表征的屈服應變能E、拉斷功W、韌性比R和延度對瀝青低溫性能的反應能力。

圖1 測力延度試驗結果曲線圖

試驗中普通瀝青選用中海70號普通瀝青；改性瀝青選用燕山石化1301線型SBS改性瀝青，SBS劑量為2%、3%、4%、5%；橡膠瀝青選用60目的橡膠粉，劑量為1%、2%、3%、4%。通過改性后運用全自動瀝青延度試驗儀進行試驗，溫度選用5℃，拉伸速度為5 cm/min[5]，記錄試驗過程中拉力與拉伸長度的關系。

2 試驗結果及分析

對不同劑量SBS改性瀝青及老化后SBS改性瀝青進行測力延度試驗，試驗結果見表1、表2。

表1 SBS改性瀝青測力延度試驗結果

表2 4%SBS改性+橡膠粉測力延度試驗結果

圖2 不同測力延度參數與SBS/膠粉摻量的關系

從試驗結果來看，SBS改性瀝青老化前后均隨SBS改性劑劑量的增加，彈性階段延度拉力峰值FMAX明顯增大，彈性變形值略有增加，相應屈服應變能也增大，但屈服應變能增大不太明顯。表明SBS改性劑對瀝青彈性階段的屈服應變能值影響較小，這也證實了Shuler等人的觀點。

拉斷功包括瀝青變形過程中彈性應變能與塑性應變能，反映瀝青從外力拉伸開始到試件斷裂，外力對瀝青所做的功。從SBS改性瀝青拉斷功來看，隨SBS劑量的增加，拉斷功單調增加；老化后雖然屈服應變能增加，但拉斷功及韌性比降低，原因是老化使瀝青輕質組份揮發、老化，瀝青質增加，從而引起瀝青的變硬，彈性變形能力增強。拉斷功可以全面反映瀝青從拉伸起到斷裂前瀝青吸收能量的能力。

改性瀝青韌性比反映改性瀝青在拉伸破壞過程中塑性變形吸收的能量與彈性變形吸收能量的比值。SBS改性瀝青韌性比隨SBS劑量的增加，呈先增長后降低的趨勢，當SBS含量約4%時，韌性比達最大。提高SBS改性劑劑量時，韌性比反而有減小的趨勢。延度結果與韌性比結果趨勢有很好的一致性，但與拉斷功變化趨勢不同。

從SBS改性瀝青測力延度試驗結果屈服應變能、拉斷功、韌性比、延度指標來看，拉斷功能夠反映瀝青整個彈性變形及塑性蠕變階段的所有能量變化特征，而屈服應變能、韌性比、延度只是反映瀝青變形過程中的一階段的性能，韌性比可以反映瀝青在塑性變形過程中應力松弛能力。

4%SBS改性瀝青添加不同劑量橡膠粉，老化前韌性比、延度均隨劑量的增加呈單調下降的曲線，拉斷功呈先下降后增加的變化，但總體趨勢呈上升趨勢。老化后屈服應變能、拉斷功、韌性比、延度曲線變化趨勢基本相同。選用拉斷功相對其他參數將更有效地評價復合改性瀝青的低溫性能。

3 結論

a）隨SBS改性瀝青劑量的增加，延度試驗結果中屈服應變能、拉斷功均增加，韌性比及延度均出現先增加后減小的趨勢，而拉斷功為瀝青從彈性階段到塑性階段全過程應變能吸收的量度，拉斷功將更為全面評價改性瀝青的低溫延伸性能，而屈服應變能、韌性比及延度只是評價改性瀝青受拉狀態的一個階段性評價參數。

b）韌性比可以評價改性瀝青塑性能力與彈性能力所占的比例，韌性比達到最大值后繼續提高SBS改性劑的劑量，SBS改性瀝青的稠度將進一步增大，從而使SBS改性劑的延展性能受阻，降低了其塑性性能，所以韌性比可以輔助用于確定改性瀝青中改性劑的合理劑量。

c）隨4%SBS改性瀝青中橡膠粉劑量的增加，韌性比降低，延度降低，屈服應變能總體趨勢增加。從拉斷功來看，隨橡膠粉劑量的增加拉斷功增加。表明此復合改性瀝青彈性變形能力增強，塑性變形能力減弱，總斷裂應變能增加。所以，拉斷功用于評價復合改性瀝青的低溫性能同樣適用。