多聚磷酸改性瀝青結(jié)合料高低溫流變特性*

李　超，鄔　迪,王子豪,王　嵐

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，呼和浩特 010051)

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多聚磷酸改性瀝青結(jié)合料高低溫流變特性*

李超，鄔迪,王子豪,王嵐

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，呼和浩特 010051)

摘要：通過瀝青3大指標(biāo)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)(DSR)和小梁彎曲蠕變勁度實(shí)驗(yàn)(BBR)，研究不同摻量多聚磷酸(PPA)單獨(dú)改性瀝青的高低溫流變性能，并與基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，隨PPA摻量的增加，PPA改性瀝青軟化點(diǎn)升高，針入度降低，PPA對(duì)瀝青高溫性能改善較為明顯；DSR實(shí)驗(yàn)證明，可以用1%的PPA代替4%的SBS來改善瀝青的高溫性能，并且PPA摻量幾乎每增加0.5%，高溫PG等級(jí)就提高一個(gè)等級(jí)；對(duì)于PPA單獨(dú)改性瀝青低溫性能，在正溫區(qū)內(nèi)得到的趨勢(shì)不能外延到負(fù)溫區(qū)內(nèi)，延度實(shí)驗(yàn)表明，在正溫區(qū)內(nèi)，隨PPA摻量增加，PPA改性瀝青低溫性能負(fù)面影響增大，SBS改性瀝青的低溫性能優(yōu)于不同摻量的PPA改性瀝青；BBR實(shí)驗(yàn)證明了在負(fù)溫區(qū)內(nèi)，不同摻量的PPA改性瀝青和SBS改性瀝青在不同溫度區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)出的低溫抵抗變形能力不同。

關(guān)鍵詞：多聚磷酸；流變性能；改性瀝青

0引言

多聚磷酸(PPA)作為一種瀝青的化學(xué)改性劑，由于價(jià)格低廉，且對(duì)瀝青性能的改善效果明顯，在國(guó)外早已開始應(yīng)用于瀝青的改性。PPA改性瀝青在國(guó)外的應(yīng)用呈逐年上升趨勢(shì)，如美國(guó)從2002年至今，PPA改性瀝青使用量占路用瀝青總量的比例從3.5%上升至14%[1]。Huang、Turner、Miknis和Thomas對(duì)PPA改性瀝青進(jìn)行了長(zhǎng)期路用性能的觀測(cè)與評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，PPA改性瀝青有著良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性[2]；Ho等采用直接拉伸實(shí)驗(yàn)和彎曲梁蠕變實(shí)驗(yàn)對(duì)PPA改性瀝青進(jìn)行低溫性能評(píng)價(jià)，證實(shí)了PPA的加入對(duì)瀝青的低溫性能有所提高[3]。國(guó)外研究表明，摻加少量PPA可以顯著地改善瀝青結(jié)合料及瀝青混合料的高低溫性能，尤其是提高瀝青結(jié)合料的高溫性能，而且酸性改性瀝青的價(jià)格較低，加工工藝簡(jiǎn)單[4-8]。

近年來，國(guó)內(nèi)也開展了一些關(guān)于PPA改性瀝青的研究。對(duì)于PPA改性瀝青的高溫性能，通常采用針入度、軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)(DSR)進(jìn)行分析，但是采用DSR實(shí)驗(yàn)研究瀝青高溫流變性能考慮的評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠全面，并且對(duì)溫度和頻率這兩個(gè)參數(shù)控制比較單一。例如，湖南大學(xué)張恒龍等通過DSR實(shí)驗(yàn)，僅采用固定頻率下溫度掃描來研究復(fù)數(shù)剪切模量、相位角和車轍因子3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，就得出高溫性能好的實(shí)驗(yàn)結(jié)論[12]；東南大學(xué)付力強(qiáng)等通過DSR實(shí)驗(yàn)，僅采用固定頻率和固定溫度下，車轍因子單一指標(biāo)來評(píng)價(jià)PPA改性劑摻量對(duì)瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性的影響，實(shí)驗(yàn)研究就表明，PPA改性瀝青的高溫穩(wěn)定性能得到較大的提高[10]。目前，對(duì)于PPA改性瀝青低溫性能，研究人員采用不同的實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出的結(jié)論也不一樣，且考慮的溫度區(qū)域也不一致。例如，長(zhǎng)安大學(xué)郝培文等采用5 ℃延度實(shí)驗(yàn)分析PPA單獨(dú)改性瀝青的低溫性能，結(jié)果表明，PPA獨(dú)改性瀝青對(duì)低溫性能有負(fù)面影響[9]；東南大學(xué)付力強(qiáng)等采用-12 ℃直接拉伸實(shí)驗(yàn)分析PPA單獨(dú)改性瀝青的低溫性能，結(jié)果表明，PPA對(duì)基質(zhì)瀝青及混合料的低溫性能有較大提高[10]；曹衛(wèi)東等采用-18 ℃小梁彎曲蠕變勁度實(shí)驗(yàn)分析PPA單獨(dú)改性瀝青的低溫性能，結(jié)果表明，PPA對(duì)基質(zhì)瀝青的低溫性能影響并不顯著[11]。PPA單獨(dú)改性瀝青的高溫性能有顯著改善，這一點(diǎn)國(guó)內(nèi)外研究已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，而對(duì)于PPA單獨(dú)改性瀝青低溫性能和PPA復(fù)合聚合物改性瀝青低溫性能的影響目前國(guó)內(nèi)還沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)[12]。

目前，研究瀝青結(jié)合料高溫性能的實(shí)驗(yàn)方法有針入度實(shí)驗(yàn)、軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)(DSR)，研究瀝青結(jié)合料低溫性能的實(shí)驗(yàn)方法有延度實(shí)驗(yàn)(15，10和5 ℃)、直接拉伸實(shí)驗(yàn)(DTT)和小梁彎曲蠕變勁度實(shí)驗(yàn)(BBR)。瀝青結(jié)合料延度實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料在正溫區(qū)較低溫度下的低溫性能，DTT和BBR是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料在負(fù)溫區(qū)的低溫性能。本文研究了不同摻量PPA單獨(dú)改性瀝青結(jié)合料高低溫物理性能和流變性能，并且與基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青進(jìn)行對(duì)比。采用針入度實(shí)驗(yàn)、軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和延度(10 ℃)實(shí)驗(yàn)來研究不同摻量PPA單獨(dú)改性瀝青結(jié)合料高低溫物理性能；通過DSR實(shí)驗(yàn)，采用復(fù)數(shù)剪切模量、相位角和車轍因子等指標(biāo)評(píng)價(jià)其在28～82 ℃實(shí)驗(yàn)溫度區(qū)間內(nèi)和0.1～100rad/s實(shí)驗(yàn)頻率范圍內(nèi)，不同摻量PPA單獨(dú)改性瀝青結(jié)合料高溫流變性能；通過BBR實(shí)驗(yàn)，采用勁度模量和蠕變速率指標(biāo)評(píng)價(jià)其在-12，-18，-24和-30 ℃ 4種實(shí)驗(yàn)溫度下，不同摻量PPA單獨(dú)改性瀝青結(jié)合料低溫流變性能。

1改性瀝青結(jié)合料的制配與實(shí)驗(yàn)方案

基質(zhì)瀝青采用盤錦90號(hào)瀝青，依據(jù)國(guó)外研究經(jīng)驗(yàn)，PPA單獨(dú)改性瀝青中PPA的摻量一般為0%～2%為宜，本實(shí)驗(yàn)方案中PPA改性瀝青改性劑摻量分別為0.5%，1.0%，1.5%和2.0%，多聚磷酸(H6P4O13)工業(yè)級(jí)濃度為116%。為比較PPA改性瀝青高低溫性能，還制備了SBS摻量為4%的SBS改性瀝青，熱塑性丁苯橡膠SBS為4303線型。

2PPA改性瀝青結(jié)合料基本技術(shù)指標(biāo)

將制備好的5種改性瀝青和基質(zhì)瀝青分別進(jìn)行瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度3大指標(biāo)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

Table1TheresultsofphysicalperformancetestofPPAmodifiedasphaltandSBSmodifiedasphalt

瀝青種類25℃針入度/0.1mm軟化點(diǎn)/℃10℃延度/cmPPA0%(盤錦90號(hào))8551.5>100PPA0.5%6054.550PPA1.0%5358.534PPA1.5%446412PPA2.0%40667SBS4.0%4962.564

表1是基質(zhì)瀝青、不同摻量的PPA(0.5%～2%)改性瀝青、SBS改性瀝青3大指標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由表1可知，在基質(zhì)瀝青中加入不同摻量的PPA后，隨摻量的增加，PPA改性瀝青的針入度降低，軟化點(diǎn)升高，10 ℃延度降低，說明PPA的加入能夠改善基質(zhì)瀝青的高溫性能，且隨PPA摻量增加高溫性能改善較為明顯，而對(duì)正溫區(qū)低溫性能有負(fù)面影響，且隨PPA摻量增加正溫區(qū)低溫性能負(fù)面影響增大；SBS改性瀝青10 ℃延度值大于不同摻量的PPA改性瀝青10 ℃延度值，說明在正溫區(qū)內(nèi)，SBS改性瀝青的低溫性能優(yōu)于不同摻量的PPA改性瀝青低溫性能。

3PPA改性瀝青結(jié)合料流變性能實(shí)驗(yàn)及分析

3.1改性瀝青DSR實(shí)驗(yàn)與分析

將制備好的5種改性瀝青和基質(zhì)瀝青分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度為28～82 ℃，溫度間隔為6 ℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1、2、3所示。

3.1.1復(fù)數(shù)剪切勁度模量

復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料抵抗變形總能力的指標(biāo)，G*越大，表征瀝青結(jié)合料高溫抵抗變形能力越強(qiáng)。

圖1是加載頻率f分別為0.1，1，10和100rad/s時(shí)，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*與溫度的關(guān)系曲線圖。由圖1可知，在不同加載頻率下，PPA改性瀝青和SBS改性瀝青復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*值均隨溫度升高呈下降趨勢(shì)，說明幾種改性瀝青隨溫度升高，高溫抵抗變形能力都在下降；在同一溫度下，不同摻量的PPA改性瀝青(PPA0%、0.5%、1%、1.5%、2%)，隨PPA摻量的增加復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*均在增大，說明PPA改性瀝青，隨摻量的增加高溫抵抗變形的能力在增強(qiáng)；SBS改性瀝青與摻量為1%的PPA單獨(dú)改性瀝青復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*與溫度的關(guān)系曲線相接近，說明SBS改性瀝青與摻量為1%的PPA改性瀝青高溫抵抗變形能力基本相同。

對(duì)比圖1(a)、(b)、(c)、(d)可知，在同一溫度下，隨加載頻率的增大，幾種改性瀝青復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*均呈增大趨勢(shì)，說明隨加載頻率的增大，瀝青結(jié)合料高溫抵抗變形能力也在增強(qiáng)；同時(shí)可以看出，隨加載頻率的增大，幾種改性瀝青的復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*與溫度的關(guān)系曲線逐漸靠攏，說明隨加載頻率的增大，在相同溫度下幾種改性瀝青的高溫抵抗變形能力，受改性劑摻量的不同和改性劑的不同影響逐漸在減小。

3.1.2車轍因子

車轍因子G*/sinδ是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性的指標(biāo)，G*/sinδ越大，表征瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性越好，抗車轍能力越強(qiáng)。

圖2是加載頻率f分別為0.1，1，10和100rad/s時(shí)，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青車轍因子G*/sinδ與溫度的關(guān)系曲線。由圖2可知，在不同加載頻率下，幾種改性瀝青車轍因子G*/sinδ值均隨溫度升高呈下降趨勢(shì)，說明隨溫度升高，高溫穩(wěn)定性變差，抗車轍能力減弱；在同一溫度下，不同摻量的PPA改性瀝青，隨摻量的增加車轍因子G*/sinδ均在增大，說明隨摻量的增加高溫性能更好，抗車轍能力增強(qiáng)；SBS改性瀝青與摻量為1%的PPA改性瀝青的車轍因子G*/sinδ與溫度關(guān)系曲線相接近，說明SBS改性瀝青與摻量為1%的PPA改性瀝青抗車轍能力基本相同，這與復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*的分析結(jié)果相一致。

對(duì)比圖2(a)、(b)、(c)、(d)可知，隨加載頻率的增大，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青在同一溫度下車轍因子G*/sinδ均呈增大趨勢(shì)，說明隨加載頻率的增大，瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性越好，抗車轍能力越強(qiáng)；且隨加載頻率的增大，車轍因子G*/sinδ與溫度的關(guān)系曲線逐漸靠攏，說明隨加載頻率的增大，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青高溫穩(wěn)定性在相同溫度下，受改性劑摻量和改性劑種類不同的影響逐漸在減小。這是由于加載頻率大相當(dāng)于行車速度大，即荷載對(duì)路面作用時(shí)間較短，荷載產(chǎn)生的變形來不及傳播就已經(jīng)被消散，因此頻率越大瀝青路面抗車轍能力越強(qiáng)。

圖1不同頻率下PPA改性瀝青和SBS改性瀝青G*與溫度的關(guān)系曲線

Fig1 G*andtemperaturegraphofrelationofPPA和SBSunderdifferentfrequency

圖2　不同頻率下PPA改性瀝青和SBS改性瀝青G*/sinδ與溫度的關(guān)系曲線

3.1.3相位角

兩種瀝青結(jié)合料的復(fù)數(shù)剪切模量的絕對(duì)值相等，但一種瀝青結(jié)合料的相位角明顯要比另外一種瀝青結(jié)合料的小，則此瀝青結(jié)合料就更富有彈性，在施加的荷載撤離后變形更容易恢復(fù)，這就說明，評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料的高溫穩(wěn)定性僅有復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*還是不夠的，還必須知道相位角δ值，相位角δ是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料黏性(不可恢復(fù)部分)和彈性(可恢復(fù)部分)成分的比例指標(biāo)，δ越小，tanδ越小，瀝青結(jié)合料越接近于彈性體。

在高溫狀態(tài)下，相位角δ越大，即tanδ值越大，表示在荷載作用下模量的粘性成分越大，也就是變形不可恢復(fù)的部分越大，則越容易產(chǎn)生永久性變形。

圖3是加載頻率f分別為0.1，1，10和100rad/s時(shí)，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青相位角δ與溫度T的關(guān)系曲線。由圖3可知，在不同加載頻率下，幾種改性瀝青相位角δ均隨溫度升高呈上升趨勢(shì)，說明隨溫度升高，瀝青中的粘性成分越大，也就是變形不可恢復(fù)的部分越大，則越容易產(chǎn)生永久性變形，抗車轍能力越差；在同一溫度下，不同摻量的PPA改性瀝青，隨摻量的增加相位角δ均在減小，說明隨摻量的增加彈性成分增大，在施加的荷載撤離后變形更容易恢復(fù)，抗車轍能力越強(qiáng)；SBS改性瀝青與摻量為1%的PPA改性瀝青相位角δ與溫度的關(guān)系曲線相接近，說明兩種瀝青高溫穩(wěn)定性基本相同，這與復(fù)數(shù)剪切勁度模量G*和車轍因子G*/sinδ的分析結(jié)果相一致，可以用1%的PPA代替4%的SBS來改性瀝青的高溫性能。

對(duì)比圖3(a)、(b)、(c)、(d)可知，幾種改性瀝青在同一溫度下，隨加載頻率的增大相位角δ均呈下降趨勢(shì)，說明隨加載頻率的增大，瀝青結(jié)合料高溫穩(wěn)定性越好，抗車轍能力越強(qiáng)；在正溫區(qū)低溫區(qū)內(nèi)，隨加載頻率的增大，相位角δ與溫度的關(guān)系曲線逐漸靠攏；在正溫區(qū)高溫區(qū)內(nèi)，隨加載頻率的增大，相位角δ與溫度的關(guān)系曲線逐漸分開，因此說明隨加載頻率的增大，在正溫區(qū)低溫區(qū)內(nèi)，受改性劑摻量不同和改性劑不同的影響逐漸在減小，在正溫區(qū)高溫區(qū)內(nèi)，這種影響逐漸在增大。

圖3不同頻率下PPA改性瀝青和SBS改性瀝青δ與溫度的關(guān)系曲線

Fig3 δandtemperaturegraphofrelationofPPA和SBSunderdifferentfrequency

3.1.4SHRP分級(jí)

按照SHRPPG分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，要求瀝青樣品在高溫設(shè)計(jì)溫度下測(cè)試，剪切速率10rad/s，必須滿足原樣瀝青的G*/sinδ值不得小于1.0kPa和RTFOT后殘留瀝青的G*/sinδ值不得小于2.2kPa。

表2是不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青按照SHRP設(shè)計(jì)體系和瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范要求的車轍因子G*/sinδ值進(jìn)行高溫PG分級(jí)的表。

由表2可知，隨PPA摻量的增加，車轍因子G*/sinδ值有較大提高，高溫PG等級(jí)也有較大提高，由PG70提高到PG82，SBS改性瀝青高溫PG等級(jí)為PG76，說明不同摻量PPA改性瀝青，隨摻量的增加，高溫性能改善明顯，幾乎PPA摻量每增加0.5%高溫等級(jí)就提高一個(gè)等級(jí)，并且PPA1.0%與SBS4%的高溫等級(jí)是一樣的。

3.2改性瀝青BBR實(shí)驗(yàn)與分析

將制備好的5種改性瀝青和基質(zhì)瀝青分別進(jìn)行低溫小梁彎曲蠕變勁度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度分別為：-12，-18，-24和-30 ℃(0～-12 ℃蠕變勁度S值超出儀器量測(cè)范圍)。本實(shí)驗(yàn)每組采用兩個(gè)平行試件，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)蠕變勁度S值按溫度內(nèi)插取得，蠕變勁度S值最大誤差小于1%，置信率大于99%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

3.2.1蠕變勁度模量S和蠕變速率m

BBR實(shí)驗(yàn)量測(cè)瀝青結(jié)合料在路面最低設(shè)計(jì)溫度下60s時(shí)刻的蠕變勁度S和蠕變速率m來反映瀝青結(jié)合料的抗低溫開裂特性。蠕變勁度S值越小，低溫柔性越好，瀝青的低溫抗裂性能越好，蠕變速率m值越大，瀝青的應(yīng)力松弛性能越好，其抗裂性能越好。

圖4為蠕變勁度S和蠕變速率m隨溫度T變化曲線。圖4(a)是實(shí)驗(yàn)溫度在-12～-30 ℃范圍內(nèi)各種瀝青蠕變勁度S和蠕變速率m隨溫度的變化關(guān)系曲線，圖4(b)為-12～-18 ℃范圍的關(guān)系曲線。由圖4(a)和(b)可知，幾種改性瀝青，在-12～-30 ℃內(nèi)，隨溫度降低蠕變勁度S均增大，蠕變速率m均降低。說明在此區(qū)間內(nèi)，隨溫度降低，低溫抵抗變形能力都在下降。

表2　不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青高溫PG分級(jí)表

圖4不同摻量的PPA和SBS對(duì)瀝青流變性能的影響

Fig4RheologicalpropertyperformanceofPPA和SBSunderdifferentpercentage

在-12～-24 ℃內(nèi)，PPA改性瀝青蠕變勁度S均小于基質(zhì)瀝青，說明PPA改性瀝青在此溫度區(qū)間低溫抵抗變形能力均優(yōu)于基質(zhì)瀝青，并且隨溫度降低，PPA改性瀝青低溫抗變形能力優(yōu)勢(shì)較基質(zhì)瀝青更加明顯；當(dāng)溫度低于-24 ℃后，PPA改性瀝青蠕變勁度S曲線開始逐漸高于基質(zhì)瀝青曲線，直到-30 ℃時(shí)完全高于基質(zhì)瀝青曲線。說明在低于-24 ℃后，隨溫度降低PPA改性瀝青對(duì)低溫抗變形能力開始出現(xiàn)負(fù)面影響。

由圖4(a)可知，SBS改性瀝青在負(fù)溫區(qū)-12～-30 ℃區(qū)間內(nèi)，蠕變勁度S均小于PPA改性瀝青與基質(zhì)瀝青，說明SBS改性瀝青在此溫度區(qū)間低溫抵抗變形能力優(yōu)于PPA改性瀝青與基質(zhì)瀝青。

3.2.2SHRP分級(jí)

根據(jù)瀝青材料流變學(xué)的基本原理，按照時(shí)間溫度換算法則，將實(shí)驗(yàn)溫度提高10 ℃，與時(shí)間延長(zhǎng)2h基本是等效的。因此，BBR實(shí)驗(yàn)得到的60s勁度模量實(shí)際上等于得到的是最低設(shè)計(jì)溫度下2h的勁度模量。實(shí)驗(yàn)溫度提高10 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短至60s。按照SHRPPG分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，要求瀝青樣品在實(shí)驗(yàn)溫度下60s時(shí)刻的彎曲蠕變勁度模量S≤300MPa、蠕變速率m≥0.3。

表3是不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青按照SHRP設(shè)計(jì)體系和瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范要求的60s蠕變勁度S和m值進(jìn)行低溫PG分級(jí)的表。

表3　不同摻量PPA單獨(dú)改性瀝青和SBS改性瀝青低溫PG分級(jí)表

由表2可知，實(shí)驗(yàn)溫度在-12 ℃時(shí)，不同摻量PPA改性瀝青和SBS改性瀝青60s的蠕變勁度S值均小于300MPa、蠕變速率m均大于0.3；實(shí)驗(yàn)溫度在-18 ℃時(shí)，兩種改性瀝青60s的蠕變勁度S值均大于300MPa，說明無論是不同摻量的PPA改性瀝青還是SBS改性瀝青并沒有降低其基質(zhì)瀝青本身的低溫等級(jí)，按照時(shí)間溫度換算法則低溫下PG分級(jí)均為-22 ℃，路面設(shè)計(jì)的最低溫度均為-22 ℃。

4結(jié)論

(1)隨PPA摻量的增加，PPA改性瀝青軟化點(diǎn)升高，針入度降低，說明PPA對(duì)瀝青高溫性能改善較為明顯。

(2)通過對(duì)不同頻率下復(fù)數(shù)剪切模量、相位角和車轍因子流變性能指標(biāo)分析表明，可以用1%的PPA代替4%的SBS來改性瀝青的高溫性能，PPA摻量幾乎每增加0.5%，高溫PG等級(jí)就提高一個(gè)等級(jí)，即PPA對(duì)瀝青的高溫性能有顯著改善。

(3)PPA改性瀝青，在正溫區(qū)內(nèi)得到的低溫性能的趨勢(shì)不能外延到負(fù)溫區(qū)內(nèi)；以一種溫度下得到的性能指標(biāo)來評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料的低溫性能是不全面的。

(4)由10 ℃延度指標(biāo)得到，在正溫區(qū)內(nèi)，隨PPA摻量增加，PPA改性瀝青對(duì)低溫性能有負(fù)面影響，且隨PPA摻量增加低溫性能負(fù)面影響增大，而SBS改性瀝青的低溫性能優(yōu)于PPA改性瀝青。

(5)在負(fù)溫區(qū)-12～-24 ℃內(nèi)，PPA改性瀝青低溫抵抗變形能力均優(yōu)于基質(zhì)瀝青；當(dāng)溫度低于-24 ℃后，隨溫度降低PPA改性瀝青對(duì)低溫抗變形能力開始出現(xiàn)負(fù)面影響；SBS改性瀝青在負(fù)溫區(qū)-12～-30 ℃區(qū)間內(nèi)，低溫抵抗變形能力優(yōu)于PPA改性瀝青與基質(zhì)瀝青。

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Highandlowtemperaturerheologicalpropertiesofpolyphosphoricacidmodifiedasphaltbinder

LIChao，WUDi,WANGZihao，WANGLan

(CollegeofCivilEngineering,InnerMongoliaUniversityofTechnology,Hohhot010051,China)

Abstract:Throughthreeindextest,dynamicshearrheologicaltest(DSR)andtrabecularbendingcreepstiffnesstest(BBR),studieddifferentproportionofpolyphosphoricacid(PPA)separatemodifiedasphaltthehighandlowtemperaturerheologicalproperties,andcomparedwiththematrixasphaltandSBSmodifiedasphalt.Theresultsshowthat:withtheincreaseofPPAdosage,PPAseparatemodifiedasphaltsofteningpointimprove,penetrationdecreases,PPAisimprovemoreobvioustothephysicalpropertiesofasphalt;DSRtestsindicatethat,thehightemperatureperformancecanuse1%PPAinsteadof4%SBSmodifiedasphalt,almostevery0.5%increaseindosageofPPA,thehightemperaturePGlevelwillraisealevel;ForPPAmodifiedasphaltperformanceatlowtemperature,thetrendoftemperatureinthepositivezonecan'textensiontothenegativetemperaturezone;Ductilitytestexperiments,Inthepositivetemperaturezone,withtheincreaseoftheadmixtureofcoalwithPPA,thenegativeimpactofPPAmodifiedasphaltperformanceatlowtemperatureincreased,thelowtemperatureperformanceofSBSmodifiedasphaltisbetterthanthatofPPAmodifiedasphalt;BBRtestsindicatethat,Inthenegativetemperaturezone,matrixasphalt,PPAmodifiedasphaltandSBS4%modifiedasphaltindifferenttemperaturerangeofthelowtemperatureresistancetodeformationabilityisdifferent.

Keywords:polyphosphoricacid;rheologicalproperty;modifiedasphalt

文章編號(hào)：1001-9731(2016)06-06022-07

* 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11462018)；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015MS0539)

作者簡(jiǎn)介：李超 (1984-)，男，內(nèi)蒙人，講師，博士，主要從事道路工程材料和交通工程研。

中圖分類號(hào)：U414.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.005

收到初稿日期：2015-11-10 收到修改稿日期：2016-03-15 通訊作者：王嵐，E-mail:wanglan661018@163.com