RET與SBS復(fù)合改性瀝青性能及改性機(jī)理

袁　媛, 李東浩

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系, 河南 鄭州　450052)

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RET與SBS復(fù)合改性瀝青性能及改性機(jī)理

袁媛, 李東浩

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系, 河南 鄭州450052)

RET瀝青化學(xué)改性劑在我國的工程實(shí)踐中使用較少，基于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)路鋪筑，通過對RET與SBS復(fù)合改性瀝青針入度指標(biāo)性能和PG分級系統(tǒng)研究，確定了RET與SBS適宜的摻配比例，系統(tǒng)評價了不同RET和SBS摻量復(fù)合改性瀝青混合料的路用性能，進(jìn)而定性揭示了RET對低劑量SBS改性瀝青混合料的改性機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能，RET與SBS復(fù)合可以充分發(fā)揮SBS與RET各自對瀝青的改性作用，提高瀝青混合料的綜合路用性能。RET與SBS復(fù)合改性瀝青中，RET的推薦摻量為1.0%～1.5%，SBS添加量為2.0%～3.0%；RET與SBS復(fù)合改性瀝青可大幅改善SMA以及AC瀝青混合料的綜合路用性能，其高溫穩(wěn)定性和抗疲勞耐久性優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。實(shí)體工程和試驗(yàn)段檢測結(jié)果表明，RET與SBS復(fù)合改性瀝青混凝土延長了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。

道路工程； RET與SBS復(fù)合改性瀝青； RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料； 改性機(jī)理； 路用性能

近年來，國外對瀝青化學(xué)改性劑進(jìn)行大量研究并取得了一些成果，研究表明,RET(Reactive Elastomeric Terpolymer，反應(yīng)性彈性三元共聚物，以下簡稱RET)是一種優(yōu)良的改性劑，屬于化學(xué)改性劑范疇，已經(jīng)在澳大利亞國省干線公路、美國俄勒岡州的97號和日本等國的高速公路得到了廣泛應(yīng)用，國外多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明[1-9]，RET改性瀝青可改善瀝青混合料的高溫性能，提高集料與瀝青的粘附性，改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性、抗疲勞性能和抗老化性能，但RET低溫延展性和柔性較差，摻加RET后瀝青混合料低溫性能改善效果不明顯甚至低溫性能下降，這成為其規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)瓶頸，從而導(dǎo)致RET改性瀝青混合料沒有大規(guī)模應(yīng)用。SBS作為一種優(yōu)良的瀝青改性劑，其技術(shù)性能穩(wěn)定，可顯著改善瀝青混合料的高低溫性能、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，但其存在儲存穩(wěn)定性差，易老化分解和生產(chǎn)加工成本高等問題，此外，工程實(shí)踐表明[7-11]，為滿足我國冬嚴(yán)寒、夏炎熱特殊氣候和重載交通、超載的特殊要求，需要將SBS改性劑摻量增大至4.5%以上，這無疑增大了工程成本。目前鮮見對針對RET低溫性能不足這一缺陷提出改善措施，尤其是RET與SBS復(fù)合改性瀝青及其混合料性能的研究及其適用性還未曾涉及。本文研究了RET與SBS復(fù)合改性瀝青及混合料性能路用性能，經(jīng)實(shí)體工程驗(yàn)證及長期的路用性能跟蹤監(jiān)測，可以為該項(xiàng)技術(shù)在全國的規(guī)?；茝V應(yīng)用應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1　RET與SBS復(fù)合改性瀝青最佳摻配比例

1.1原材料及復(fù)合改性瀝青制備

試驗(yàn)選用實(shí)體工程中采用的SK70號A級重交通道路石油瀝青，SBS選用岳陽石化4303星形SBS改性劑，經(jīng)檢測瀝青和SBS改性劑技術(shù)參數(shù)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(F40 — 2004)要求。選用美國某瀝青公司生產(chǎn)的RET改性劑，RET外觀為白色透明的粘稠液體，表觀密度為0.96 g/cm3，凝固點(diǎn)為-90 ℃，溶指為8.7 g/10*min。國外大量研究和工程實(shí)踐表明，經(jīng)RET改性后瀝青的布式粘度增加，軟化點(diǎn)升高，集料表面瀝青膜厚增大，耐久性和高溫穩(wěn)定性提高同時溫度敏感性降低，但RET對瀝青混合料的低溫抗裂性能改善效果不佳甚至有負(fù)面影響。根據(jù)生產(chǎn)廠家推薦的RET改性劑最佳摻量為0.8%～1.8%初擬RET摻量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%?？紤]到成本和SBS改性瀝青儲存穩(wěn)定性，試驗(yàn)采用低劑量的SBS，SBS摻量為2%、2.5%、3%。制備復(fù)合改性瀝青時先制備SBS改性瀝青，再將RET改性劑加入SBS改性瀝青中制備復(fù)合改性瀝青。具體操作時: ①將基質(zhì)瀝青加熱至175～180 ℃； ②加入預(yù)定質(zhì)量的SBS改性劑溶脹30 min； ③保持175～180 ℃試驗(yàn)溫度,加入RET改性劑，以4500 r/min剪切15 min； ④1500 r/min均勻攪拌45～60 min使SBS改性瀝青和RET混合均勻并充分反應(yīng)； ⑤待RET全部溶解后，將復(fù)合改性瀝青保溫至170～175 ℃，加入催化劑完成RET與SBS復(fù)合改性瀝青制備。

1.2RET與SBS復(fù)合改性瀝青性能

目前改性瀝青的評價指標(biāo)體系有3種： ①針入度評價指標(biāo)體系(針入度、軟化點(diǎn)、延度、黏度等)，我國現(xiàn)行《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》采用針入度評價指標(biāo)體系； ②基于路用性能的PG分級，采用DSR和BBR試驗(yàn)6 ℃一個分級，考慮瀝青的高溫性能和低溫性能。 ③評價改性瀝青的專用技術(shù)指標(biāo)，如測力延度、黏韌性、彈性恢復(fù)率等。本研究按照現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40 — 2004)聚合物改性瀝青評價標(biāo)準(zhǔn)，對不同復(fù)配方案改性瀝青進(jìn)行黏度、針入度、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)率試驗(yàn)，并結(jié)合DSR和BBR試驗(yàn)結(jié)果對不同復(fù)配方案的改性瀝青PG分級進(jìn)行了研究，試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照J(rèn)TG E20-2011和ASTM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果如圖1、表1所示。

圖1和表1試驗(yàn)結(jié)果表明: ①從反映瀝青高溫指標(biāo)旋轉(zhuǎn)粘度、軟化點(diǎn)、針入度來看，相同SBS摻量情況下，隨著RET摻量增大，復(fù)合改性瀝青旋轉(zhuǎn)黏度增大，針入度減小，軟化點(diǎn)升高，尤其RET摻量達(dá)到18%后黏度增加幅度較大。黏度越大混合料施工難度越大，以應(yīng)力吸收層改性瀝青黏度不大于3.0 Pa*s作為評判標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)合改性瀝青方案中RET摻量不宜超過3.0%，RET摻量越大，復(fù)合改性瀝青針入度越小，軟化點(diǎn)越高，可見增大RET摻量可顯著提高復(fù)合改性瀝青的高溫穩(wěn)定性，這與已有研究成果相吻合；相同RET摻量條件下，隨著SBS摻量增大，復(fù)合改性瀝青針入度減小，粘度增大，軟化點(diǎn)升高，可見SBS摻量對復(fù)合改性瀝青高溫性能有顯著的影響。②從反映瀝青低溫指標(biāo)延度、彈性恢復(fù)率、BBR蠕變速率和勁度模量來看，相同SBS摻量情況下，隨著RET摻量增大，延度和彈性恢復(fù)率均減小，RET摻量超過1.0%后延度和彈性恢復(fù)率降低均較為明顯，據(jù)此推斷增大RET摻量會降低復(fù)合改性瀝青的低溫延展性和抵抗疲勞破壞后的自愈合性能；相同RET摻量情況下，增大SBS摻量復(fù)合改性瀝青延度和彈性恢復(fù)率均增大，SBS摻量由0%增加到3%時彈性軟化點(diǎn)和彈性恢復(fù)率增大較為明顯，從低溫性能和工程經(jīng)濟(jì)性考慮，SBS摻量不宜超過3%。③從反映瀝青儲存穩(wěn)定性指標(biāo)48 h軟化點(diǎn)差來看，相同SBS摻量下，隨著RET摻量增大，復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)差減小，此外增大SBS摻量復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)差增大，可見增大SBS可降低復(fù)合改性瀝青的均勻性，而增大RET可改善復(fù)合改性瀝青的儲存穩(wěn)定性,RET與SBS復(fù)合改性瀝青體系熱穩(wěn)定性較SBS改性瀝青好，這與其各成分間表面張力降低有關(guān)。④SBS摻量決定了復(fù)合改性瀝青的低溫PG分級，而RET摻量決定了復(fù)合改性瀝青的高溫PG分級，相比基質(zhì)瀝青，RET摻量超過1%后改性瀝青的高溫等級可達(dá)到88 ℃，提高了3個等級，SBS摻量為3.0%時復(fù)合改性瀝青的低溫PG分級可達(dá)到-34 ℃，為確保復(fù)合改性瀝青有較好的路用性能，必須有適宜的RET和SBS摻量。此外，相比4.5%SBS改性瀝青的PG82-34，3.0%SBS+2.5%RET、3.0%SBS+3.0%RET、3.0%SBS+3.5%RET共3種復(fù)配方案下，采用SBS與RET復(fù)配后復(fù)合改性瀝青的高低溫性能均優(yōu)于SBS改性瀝青。⑤參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(F40-2004)，以SBS改性瀝青I-C技術(shù)指標(biāo)要求： 25 ℃針入度<80(0.1 mm)，軟化點(diǎn)≥55 ℃，5 ℃延度≥55，25 ℃彈性恢復(fù)率≥65%，135 ℃≤3 Pa·s，儲存穩(wěn)定性離析48 h軟化點(diǎn)差≤2.5℃。將圖1試驗(yàn)結(jié)果與SBS改性瀝青I-C技術(shù)指標(biāo)要求對比，可優(yōu)選出3種不同復(fù)配方案： 復(fù)配方案Ⅰ(1.0%RET+3.0%SBS、復(fù)配方案Ⅱ(1.5%RET+2.5%SBS)、復(fù)配方案Ⅲ(2.0%RET+2.0%SBS)，3種復(fù)合改性方案瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表2，由表2可知: 采用RET與SBS復(fù)合改性方案，可達(dá)到4.5%SBS改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)，可見將RET與低劑量SBS復(fù)配是可行的。

表1 RET與SBS復(fù)合改性瀝青PG分級結(jié)果Table1 RETandSBSmodifiedasphaltPGresultsSBS摻量/%RET摻量/%00.50PG58-22PG82-221.5PG58-22PG70-222.0PG64-28PG70-282.5PG70-28PG76-283.0PG76-34PG76-344.5%SBS改性瀝青PG82-34RET摻量/%1.01.52.0PG88-16PG88-16PG88-16PG88-22PG88-22PG88-22PG88-28PG88-28PG88-28PG88-28PG88-28PG88-34PG88-34PG88-34PG88-34

表2 不同RET與SBS復(fù)合改性方案瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果Table2 RETandSBScompoundmodifiedasphaltindextestresults瀝青結(jié)合料測試指標(biāo)135℃黏度/(Pa*s)25℃針入度/(0.1mm)1.0%RET+3.0%SBS2.3965.11.5%RET+2.5%SBS2.4664.52%RET+2.0%SBS2.3763.7技術(shù)要求≤3<80

續(xù)表2測試指標(biāo)軟化點(diǎn)/℃25℃彈性恢復(fù)率/%5℃延度/cm48h軟化點(diǎn)差/℃67.887.8610.6671.490.8650.4566.679.5560.65≥55≥65≥50≤2.5

2　RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

瀝青性能指標(biāo)滿足要求并不能確?；旌狭闲阅芤欢ㄗ罴眩瑥?fù)合改性瀝青的性能最終要以改性瀝青混合料的路用性能來體現(xiàn)，本文選用我國高速公路常用的AC-13C和SMA-13共2種試驗(yàn)級配研究RET與SBS改性劑摻量對復(fù)合對瀝青混合料路用性能的改善效果。混合料試驗(yàn)時粗集料選用玄武巖，細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，礦粉由石灰?guī)r磨制而成，采用木質(zhì)素纖維，混合料試驗(yàn)級配見表3。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)馬歇爾法試驗(yàn)流程確定復(fù)合改性瀝青混合料的最佳油石比，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4。

室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表明，RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料生產(chǎn)工藝與SBS改性瀝青混合料相同，不需要特殊的拌合工藝。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果與SBS改性瀝青混合料差別不大。

表3 AC—13和SMA—13混合料試驗(yàn)級配組成Table3 AC—13andSMA—13asphaltmixturesynthesisgradation級配類型不同篩孔(mm)通過百分率/%1613.29.54.752.36SMA—1310096.368.838.623.4AC—1310095.571.454.335.7不同篩孔(mm)通過百分率/%1.180.60.30.150.07518.917.312.411.79.926.819.314.510.25.3

表4 不同改性劑摻量AC—13和SMA—13瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table4 AC—13andSMA—13differentmodifiedasphaltmarshalltestresults混合料類型瀝青復(fù)配方案OAC/%VV/%VMA/%VFA/%MS/kNFL/mm1.5%RET4.454.0014.5466.7410.342.651.0%RET+3.0%SBS4.764.0214.7167.3011.252.26AC—131.5%RET+2.5%SBS4.734.0014.5967.2611.952.352%RET+2.0%SBS4.714.0014.6767.9812.652.544.5%SBS4.754.0014.8768.1211.292.641.5%RET5.624.0317.3576.778.172.701.0%RET+3.0%SBS5.834.0217.4176.919.492.84SMA—131.5%RET+2.5%SBS5.914.0817.7376.999.832.822%RET+2.0%SBS5.894.0017.6677.359.192.764.5%SBS5.934.0317.6877.218.942.72

3　RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能

按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求采用車轍試驗(yàn)評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，采用-10 ℃小梁彎曲試驗(yàn)評價瀝青混合料的低溫抗裂性，采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)評價復(fù)合改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性。車轍試驗(yàn)參數(shù)為：試驗(yàn)溫度60 ℃，試驗(yàn)輪行走速率(42±1)次/min，試件尺寸為300 mm(長)×300 mm(寬)×100 mm(高)；低溫彎曲試驗(yàn)參數(shù)為：試驗(yàn)溫度為-10 ℃，加載速率為50 mm/min，試驗(yàn)時采用單點(diǎn)加載方式，支點(diǎn)間距200 mm；浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)試件制備和試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工規(guī)范》(JTG F40—2004)和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20 — 2011)執(zhí)行，RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果見表5～表7。

車轍試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著RET和SBS摻量增大，復(fù)合改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度增大，60 min車轍變形量減小，對于AC — 13和SMA — 13兩種改性瀝青混合料，SMA車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于AC，不同改性瀝青車轍試驗(yàn)結(jié)果相類似，以AC — 13為例，比較相同不同復(fù)配方案車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度大?。?方案Ⅱ>方案Ⅲ>方案Ⅰ>SBS>1.5%RET改性瀝青混合料>3000次/mm，3種復(fù)配方案下的改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度均大于SBS改性瀝青，可見RET以及RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，且RET對瀝青混合料高溫性能的改善效果優(yōu)于SBS改性瀝青。分析其原因，RET化學(xué)改性劑能夠與SBS改性瀝青發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使瀝青的化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)從根本上發(fā)生改變，也是瀝青自身性質(zhì)的一個完善，在RET的作用下，烷基化苯酚發(fā)生了脫烷基反應(yīng)，生成了分子量較低的物質(zhì)，與之對應(yīng)的是酮類物質(zhì)發(fā)生了縮聚合反應(yīng)[7]，生成了分子量較高的新產(chǎn)物瀝青變硬，改變了SBS改性瀝青的組成結(jié)構(gòu)，使得瀝青中的重組分含量增加，瀝青的膠體結(jié)構(gòu)由原來的溶膠型轉(zhuǎn)化為溶膠-凝膠型，瀝青中的膠團(tuán)量增加[9]，此外，RET與瀝青中輕質(zhì)組分發(fā)生反應(yīng)后可以吸附更多的膠質(zhì)和分散相，使得膠團(tuán)之間的作用力增強(qiáng)，瀝青黏度增加，瀝青混合料抵抗剪切變形的能力提高。

表5 不同RET和SBS復(fù)配方案車轍試驗(yàn)結(jié)果Table5 RuttingtestresultswithdifferentRETandSBScompoundmodifiedasphalt瀝青結(jié)合料AC—13CSMA—13動穩(wěn)定度DS/(次·mm-1)60min車轍變形量/mm動穩(wěn)定度DS/(次·mm-1)60min車轍變形量/mm1.5%RET36851.91250161.8411.0%RET+3.0%SBS56291.74369411.7091.5%RET+2.5%SBS59421.75775031.6212%RET+2.0%SBS58851.76673311.5324.5%SBS54781.77671121.642

表6 不同RET和SBS復(fù)配方案改性瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table6 LowtemperaturebendingtestresultswithdifferentRETandSBScontent瀝青結(jié)合料AC—13改性瀝青混合料SMA—13改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度/MPa彎拉應(yīng)變/με抗彎拉強(qiáng)度/MPa彎拉應(yīng)變/με1.5%RET12.742725.7812.952954.301.0%RET+3.0%SBS12.813467.6613.073828.671.5%RET+2.5%SBS12.983737.0413.173751.392%RET+2.0%SBS13.383969.9813.664103.574.5%SBS13.593724.9014.084028.50

表7 不同RET和SBS復(fù)配方案改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table7 WaterstabilitytestresultswithdifferentRETandSBScompoundmodifiedasphaltAC—13改性瀝青混合料瀝青結(jié)合料浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)MS/kNMS1/kNMSo/%RT1/MPaRT2/MPaTSR/%1.5%RET10.3410.9896.61.2491.14094.01.0%RET+3.0%SBS11.2510.8196.91.3171.20794.31.5%RET+2.5%SBS11.9511.5296.41.2831.20496.62%RET+2.0%SBS12.6511.8397.51.3021.20094.94.5%SBS11.2912.4598.41.3201.22695.5SMA—13改性瀝青混合料瀝青結(jié)合料浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)MS/kNMS1/kNMSo/%RT1/MPaRT2/MPaTSR/%1.5%RET8.177.8996.61.1451.04493.91.0%RET+3.0%SBS9.499.2497.41.1601.05994.01.5%RET+2.5%SBS9.839.6598.21.1981.13297.32%RET+2.0%SBS9.198.9096.81.2391.18698.54.5%SBS8.948.4294.21.2231.13996.0

低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明，相同SBS摻量，隨著RET摻量的增大，復(fù)合改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度增大，但彎曲應(yīng)變減小，可見增大RET摻量導(dǎo)致復(fù)合改性瀝青混合料的柔性變差，釋放應(yīng)力的能力減弱，以抗彎拉強(qiáng)度和釋放荷載的能力考慮，RET對瀝青混合料低溫性能改善效果不明顯或有不利影響，這與已有研究成果相吻合。相同RET摻量，隨著SBS改性劑摻量增大，復(fù)合改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)變均增大，相比4.5%SBS改性瀝青混合料，1.5%RET+2.5%SBS粉和1.0%RET+3.0%SBS復(fù)合改性方案下瀝青混合料的彎拉應(yīng)變可達(dá)到甚至超過4.5%SBS改性瀝青，復(fù)合改性方案顯著降低了瀝青混合料的勁度模量，提高了混合料的低溫抗裂性，這主要與RET增強(qiáng)了瀝青混合料的抗破壞強(qiáng)度，而SBS改性劑增強(qiáng)了瀝青混合料的釋放荷載的能力有關(guān)。

浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明: 1.5%RET改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均可達(dá)到90%以上，可見RET改性劑具有優(yōu)良的水穩(wěn)定性，可做為瀝青混合料水穩(wěn)定性的改性劑。在1.0%～2.0%RET和2%～3%SBS摻量范圍內(nèi)，隨著RET和SBS摻量增大凍融劈裂強(qiáng)度比(TSR)和馬歇爾殘留穩(wěn)定度(MS0)均呈增大趨勢，4種復(fù)配方案改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留強(qiáng)度比和凍融劈裂強(qiáng)度均可達(dá)到90%以上。采用RET與SBS復(fù)配方案可改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

4　RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料抗疲勞性能

通常采用梁式試件評價瀝青混合料的抗疲勞耐久性，加載方式采用控制應(yīng)力，這種疲勞試驗(yàn)很難模擬實(shí)際車輛荷載對路面的破壞作用，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性大。研究表明，四點(diǎn)彎曲控制應(yīng)變疲勞試驗(yàn)方法過程中瀝青混合料的受力狀態(tài)更接近瀝青路面的實(shí)際情況，試驗(yàn)方法可操作性強(qiáng)，對瀝青結(jié)合料敏感性強(qiáng)。本部分疲勞試驗(yàn)采用中四分點(diǎn)加載彎曲試驗(yàn)法，加載模式為應(yīng)變控制方式，按照現(xiàn)行瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTG E20 — 2011中的要求成型大車轍板試件，室溫放置48 h后切割尺寸為400 mm×300 mm×81 mm小梁試件，在美國進(jìn)口的MTS疲勞試驗(yàn)機(jī)上采用三點(diǎn)加載方式，試驗(yàn)選用200、300、400、500 με，4個應(yīng)變水平，試驗(yàn)溫度為15 ℃，疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)(僅列舉疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù))及擬合結(jié)果見表8所示。

由表8試驗(yàn)結(jié)果可知: 對于不同復(fù)配方案混合料試件，相同應(yīng)變水平疲勞壽命由大到小依次是：1.5%RET+2.5%SBS>2%RET+2%SBS>1%RET+3%SBS>4.5%SBS>1.5%RET改性瀝青混合料，可見1.5%RET+2.5%SBS復(fù)配方案下混合料的抗疲勞性能最好，RET改性瀝青混合料的抗疲勞性能優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。比較疲勞試驗(yàn)擬合參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，采用RET與SBS復(fù)配方案所生產(chǎn)的改性瀝青混合料不僅疲勞壽命較高，且疲勞壽命對應(yīng)變變化水平的敏感性較低，可見本文提出的RET和SBS復(fù)配方案可改善瀝青混合料的抗疲勞耐久性。

表8 不同RET和SBS復(fù)合改性瀝青混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table8 AsphaltmixturefatiguetestresultswithdifferentRETandSBScontent瀝青結(jié)合料應(yīng)變水平/με200300400500擬合方程1.5%RET76078061257948365007139794y=5.686×1016(1/x)4.288(R2=0.986)1.0%RET+3.0%SBS89146621620346428590182530y=5.743×1016(1/x)4.2679(R2=0.979)1.5%RET+2.5%SBS109845301954975547975214287y=5.856×1016(1/x)4.221(R2=0.995)2%RET+2.0%SBS105764431857411540655207575y=5.901×1016(1/x)4.231(R2=0.966)4.5%SBS改性瀝青91173451588236459651175689y=5.599×1016(1/x)4.308(R2=0.986)

5　試驗(yàn)路驗(yàn)證

本課題結(jié)合2010年9月在寶延高速公路六合至上山段修筑了RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料試驗(yàn)段，檢測進(jìn)行了4 cm 1.5% RET+2.5%SBS密級配AC — 13C和SMA — 13改性瀝青混合料上面層鋪設(shè)，試驗(yàn)段總長度為5.7 km，鋪設(shè)地點(diǎn)為季節(jié)性冰凍區(qū),2014年試驗(yàn)路氣候條件,極端最低氣溫31.4 ℃,極端最高氣溫38.7 ℃。施工完成后檢測壓實(shí)度、平整度、滲水系數(shù)等指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，施工階段路用性能檢測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室差別不大。近6 a的試驗(yàn)路檢測結(jié)果表明，1.5%RET+2.5%SBS復(fù)合改性瀝青混合料有效地減少了瀝青路面的早期破壞，目前沒有明顯的車轍和開裂病害，路面使用狀況良好，可見采用RET與SBS復(fù)合改性瀝青混凝土延長了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。

6　結(jié)論

① 根據(jù)RET與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度指標(biāo)和PG分級試驗(yàn)結(jié)果，考慮工程的經(jīng)濟(jì)性推薦RET 與SBS復(fù)合改性瀝青中，RET合理摻量為1.0%～1.5%，SBS添加量為2.0%～3.0%。

② RET改性劑改善了SBS改性瀝青的高溫性能和熱穩(wěn)定性，摻加SBS后提高了RET改性瀝青的低溫性能，RET與SBS復(fù)合改性瀝青的高低溫性能要優(yōu)于SBS和RET單一改性瀝青。結(jié)合針入度體系和PG分級試驗(yàn)結(jié)果，同時考慮到不同RET和SBS摻量復(fù)合改性瀝青混合料的綜合路用性能，可優(yōu)選出3種不同復(fù)配方案：復(fù)配方案Ⅰ(1%RET+3.0%SBS)、復(fù)配方案Ⅱ(1.5%RET+2.5%SBS)、復(fù)配方案Ⅲ(2.0%RET+2.0%SBS)，這3種復(fù)配方案下改性瀝青混合料可與SBS改性瀝青相媲美，工程實(shí)踐中可根據(jù)道路所在的氣候分區(qū)和工程的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮各復(fù)配方案的適用性。

③ 現(xiàn)場實(shí)測及試驗(yàn)段檢測數(shù)據(jù)表明，RET與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能。將RET與SBS復(fù)配后可降低SBS摻量，復(fù)合改性瀝青混合料路用性能可達(dá)到甚至超過4.5%改性瀝青混合料。將RET與SBS復(fù)配有助于提高瀝青混合料綜合路用性能和長期使用性能，具有較好的應(yīng)用前景。

④ RET對SBS改性瀝青的改性機(jī)理在于其能夠與SBS改性瀝青發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使瀝青的化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)從根本上發(fā)生改變。

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Study on Pavement Performance and Modified Mechanism of RET and SBS Compound Modified Asphalt Mixture

YUAN Yuan, LI Donghao

(Department of Architecture Engineering, Zhengzhou Railway Vocational and Technical College, Zhengzhou, Henan 450052, China)

RET asphalt chemical modifier used in the engineering practice in our country is less, this article is based on indoor experiments and test road paving, through to the RET and SBS composite modified asphalt penetration index research performance and PG rating system, determine the RET and SBS appropriate blending ratio,this article did systematic study on penetration index performance and PG grade ,and determine the RET and SBS appropriate blending ratio, at the same time studied the road performance of RET and SBS compound modified asphalt and its mixture with different dosage of RET and SBS.The test results show that , RET and SBS composite modified asphalt mixture has good road performance, RET and SBS composite can give full play to the SBS and RET respectively for asphalt modification effect, improve the comprehensive road performance of asphalt mixture. RET and SBS composite modified asphalt, the RET of the recommended dosage is 1%～1.5%, the SBS content is 2.0%～3.0%; RET and SBS composite modified asphalt can greatly improve the SMA and AC road performance of asphalt mixture and its fatigue durability and is better than that of SBS modified asphalt mixture; Entity engineering and test section test results show that the RET and SBS composite modified asphalt concrete to prolong the life of the road, economic and social benefit is remarkable.

road engineering; RET and SBS composite modified asphalt; RET and SBS composite modified asphalt mixture; modified mechanism； road performance

2016 — 03 — 14

袁媛(1980 — )，女，河南周口人，碩士研究生，講師，研究方向：建筑工程。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)04 — 0290 — 07