烏鞘嶺地區(qū)高速公路SBS改性瀝青配方研究

張正瑞 王 旭 劉德仁

摘 要：本試驗(yàn)主要研究SBS改性劑、穩(wěn)定劑、相容劑對(duì)烏鞘嶺地區(qū)高速公路SBS改性瀝青的影響。查閱該地區(qū)瀝青路面資料，初步確定在相容劑摻量為1.5%，穩(wěn)定劑摻量為1.5‰的前提下，改變SBS改性劑摻量，通過(guò)對(duì)瀝青軟化點(diǎn)、針入度、延度進(jìn)行試驗(yàn)，來(lái)確定最佳SBS改性劑摻量為3.8%。在SBS改性劑摻量為3.8%，穩(wěn)定劑摻量為1.5‰的前提下，改變相容劑摻量，通過(guò)對(duì)瀝青軟化點(diǎn)、針入度、延度、離析軟化點(diǎn)差進(jìn)行試驗(yàn)，確定相容劑摻量為1.5%。在SBS改性劑摻量為3.8%，相容劑摻量為1.5%的前提下，改變穩(wěn)定劑摻量，通過(guò)瀝青軟化點(diǎn)、針入度、延度、離析軟化點(diǎn)差試驗(yàn)，確定穩(wěn)定劑摻量為2‰。最終確定該地區(qū)高速公路SBS改性瀝青的配方為SBS改性劑摻量為3.8%、相容劑摻量為1.5%、穩(wěn)定劑摻量為2‰。

關(guān)鍵詞：道路工程；改性瀝青；SBS改性劑；穩(wěn)定劑；相容劑

在烏鞘嶺地區(qū)修建高速公路，瀝青配方成為該地區(qū)瀝青路面工程主要攻克的技術(shù)難題之一，解決這一難題的主要工作是進(jìn)行瀝青配方的配比性研究。該地區(qū)處于溫帶大陸性氣候，冬季氣溫低，夏季溫度不高，晝夜溫差大，這對(duì)瀝青路面影響較大。因此，研究區(qū)域性地理環(huán)境條件下瀝青的改性配方可對(duì)該地區(qū)修建瀝青路面工程提供重要的依據(jù)，尤其在西北高海拔地區(qū)高速公路中SBS改性瀝青的配方更加值得研究和探討。

1 工程背景

文章研究的SBS改性瀝青配方的應(yīng)用位于我過(guò)西北高海拔烏鞘嶺地區(qū)地區(qū)，屬于半干旱區(qū)向干旱區(qū)過(guò)渡的分界線，夏季氣溫不高，冬季寒冷，最高海拔3562米，年均氣溫-2.2℃。我國(guó)雖然修建了大量高速公路，但西北高海拔寒冷地區(qū)的高速公路工程數(shù)量不多，對(duì)該地區(qū)瀝青路面工程的研究也極少，沒(méi)有好的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。文章以該地區(qū)高速公路路面工程為依托，主要研究該地區(qū)瀝青路面中SBS改性瀝青配伍性，以此來(lái)指導(dǎo)該路面工程的施工。

2 SBS改性瀝青試驗(yàn)研究

2.1 SBS改性瀝青

SBS改性瀝青的改性效果受到改性劑劑量、添加劑劑量、基質(zhì)瀝青等多種因素的影響。不僅不同型號(hào)的SBS改性劑對(duì)同一種基質(zhì)瀝青的改性效果不同，而且采用同一種型號(hào)的SBS改性劑對(duì)不同基質(zhì)瀝青的改性效果也不同。因此，對(duì)SBS配伍性的研究就顯得尤為重要。

SBS聚合物與基質(zhì)瀝青都為多項(xiàng)混合體，SBS微粒能吸收瀝青中的飽和酚和芳香酚而溶脹，會(huì)使瀝青中各部分間的比例關(guān)系向著有利于提高瀝青性能的方向移動(dòng)，從而表現(xiàn)出較好的改性效果。此時(shí)，SBS和瀝青間具有較好的相容性，使瀝青具有優(yōu)良的性能。

本試驗(yàn)采用鎮(zhèn)海AH90基質(zhì)瀝青，岳陽(yáng)791SBS改性劑，山東大山3號(hào)穩(wěn)定劑，山東大山相容劑為試驗(yàn)原料，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定該配方。制備的改性瀝青各項(xiàng)指標(biāo)必須滿足規(guī)范要求，主要指90#基質(zhì)瀝青改性后的有關(guān)參數(shù)，規(guī)范如表1所示。

2.2 SBS改性劑摻量及改性效果

查閱該地區(qū)瀝青路面資料，初步確定在相容劑摻量為1.5%，穩(wěn)定劑摻量為1.5‰的前提下，分別取改性劑摻量為3.5%、3.8%、4.0%、4.2%，按照規(guī)范經(jīng)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1a可知SBS摻量為3.8%至4.0%軟化點(diǎn)改變較快，當(dāng)摻量超過(guò)4.0%時(shí)，軟化點(diǎn)差別不大，這是因?yàn)镾BS在瀝青中形成了較完善的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。改性瀝青的性能主要取決于分散的SBS數(shù)量以及網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的完善程度。有圖1c可知，在不同參量的SBS下，針入度的變化量不大。由圖1b可知，隨SBS摻量的增大，5℃時(shí)的延度先減小后增大，呈凹曲線變化趨勢(shì)，基質(zhì)瀝青在5℃的延度下降十分顯著，相比加入SBS改性劑后，SBS在改性瀝青中形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，具有很好的變形適應(yīng)能力。綜上可得：確定SBS改性劑的摻量為3.8%。

2.3 相容劑摻量對(duì)瀝青穩(wěn)定性影響

在SBS改性劑摻量為3.8%，穩(wěn)定劑摻量為1.5‰的前提下，分別取相容劑摻量為0%、1%、1.5%、2%參照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

當(dāng)相容劑為0%時(shí)，瀝青發(fā)生聚集離析，當(dāng)相容劑為1%至1.5%時(shí)曲線較緩，便變化不大。隨相容劑摻量的增加，5℃時(shí)的延度也在增加，但軟化點(diǎn)在減小，由以上四幅圖可確定相容劑的摻量為1.5%。

2.4 穩(wěn)定劑摻量及改性效果

在SBS改性劑摻量為3.8%，相容劑摻量為1.5%的前提下，分別取穩(wěn)定劑摻量為0‰、1‰、1.5‰、2‰?yún)⒄找?guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3表明，穩(wěn)定劑必須達(dá)到一定量后才能穩(wěn)定的改性瀝青當(dāng)穩(wěn)定劑摻量為0‰時(shí)，發(fā)生離析，試樣不穩(wěn)定。當(dāng)穩(wěn)定劑摻量大于1.5‰時(shí)，沒(méi)有發(fā)生離析，試樣穩(wěn)定。穩(wěn)定劑摻量對(duì)三大指標(biāo)的影響如圖3所示，得到穩(wěn)定劑的摻量對(duì)延度和針入度影響不大，對(duì)軟化點(diǎn)有一定的影響，這是因?yàn)榉€(wěn)定劑含有一定量的硫磺，硫磺對(duì)基質(zhì)瀝青有一定的改性作用，增強(qiáng)了改性瀝青的高溫穩(wěn)定性。綜上考慮，穩(wěn)定劑摻量取2‰。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次模型試驗(yàn)研究，得到如下結(jié)論：

（1）隨SBS摻量的增大，5℃時(shí)的延度先減小后增大，呈凹曲線變化趨勢(shì)，基質(zhì)瀝青在5℃時(shí)的延度下降十分顯著，相比加入SBS改性劑后，SBS在改性瀝青中形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，具有很好的變形適應(yīng)能力。（2）隨相容劑摻量的增加，5℃時(shí)的延度也在增加，但軟化點(diǎn)在減小，離析軟化點(diǎn)差也在減小。（3）當(dāng)穩(wěn)定劑摻量為0‰時(shí)，發(fā)生離析，當(dāng)穩(wěn)定劑摻量大于1.5‰時(shí)，沒(méi)有發(fā)生離析，對(duì)延度和針入度影響不大，對(duì)軟化點(diǎn)有一定的影響，這是因?yàn)榉€(wěn)定劑含有一定量的硫磺，硫磺對(duì)基質(zhì)瀝青有一定的改性作用，增強(qiáng)了改性瀝青的高溫穩(wěn)定性。（4）烏鞘嶺地區(qū)高速公路SBS改性瀝青的配方為：SBS改性劑摻量為3.8%、相容劑摻量為1.5%、穩(wěn)定劑摻量為2‰。

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作者簡(jiǎn)介：張正瑞（1985-），男，甘肅蘭州人，碩士。