不同工藝制備的SBS 改性瀝青混合料性能研究*

代霞

(河南正興工程管理有限公司， 河南 鄭州 450001)

傳統(tǒng)SBS改性瀝青路面隨著使用年限的增加，會(huì)出現(xiàn)車(chē)轍、裂縫、擁包及坑槽等病害。傳統(tǒng)SBS改性瀝青通過(guò)大型剪切設(shè)備剪切濕法預(yù)先制備而成，這種生產(chǎn)工藝存在技術(shù)缺陷及監(jiān)管難題，同時(shí)改性瀝青儲(chǔ)存時(shí)間久了會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象。干法生產(chǎn)工藝選用SBS-T速溶型改性劑在拌和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)普通瀝青混合料進(jìn)行改性，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 改性劑直接投放到拌和樓與混合料拌和，能降低改性瀝青運(yùn)輸過(guò)程中的能耗；2) SBS-T改性劑易于儲(chǔ)存和保管，交通不便地區(qū)發(fā)揮空間更大；3) 可避免SBS改性瀝青質(zhì)量監(jiān)管難題及長(zhǎng)期儲(chǔ)存離析風(fēng)險(xiǎn)。干法生產(chǎn)SBS-T 改性瀝青混合料能省去預(yù)先對(duì)瀝青改性的環(huán)節(jié)，但它是一種新型工藝，應(yīng)參照室內(nèi)成熟的試驗(yàn)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行研究。為此，該文以傳統(tǒng) SBS 改性瀝青及混合料作為參考，研究SBS及SBS-T的最佳摻量，然后對(duì)不同改性工藝制備的AC-13C、SMA-13混合料進(jìn)行高溫抗車(chē)轍、低溫抗開(kāi)裂、抗水損害性能研究，為干法 SBS-T 改性瀝青混合料在工程中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 原材料

1.1 瀝青

選用道路工程中常用的70#A級(jí)道路石油瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 改性劑

濕法工藝采用LG501 線(xiàn)型改性劑，干法工藝采用速溶型 SBS-T 改性劑，其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 70#A級(jí)道路石油瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)

表2 兩種改性劑的主要技術(shù)指標(biāo)

1.3 纖維

在瀝青混合料中加入適量的纖維，能起到加筋作用，增強(qiáng)瀝青路面的承載能力，提高混合料的整體力學(xué)性能。采用木質(zhì)素纖維，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 木質(zhì)素纖維的主要技術(shù)指標(biāo)

2 改性瀝青性能對(duì)比分析

影響改性瀝青性能的因素較多，其中改性劑摻量起關(guān)鍵作用。不同 SBS及SBS-T 改性劑摻量(占瀝青質(zhì)量)下改性瀝青的性能指標(biāo)見(jiàn)表4，其TFOT后殘留物的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表4可知：隨著SBS、SBS-T摻量的增加，瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高，延度和針入度逐漸降低；SBS、SBS-T改性劑摻量分別大于4%、8%時(shí)，瀝青軟化點(diǎn)的增幅逐漸降低，延度和針入度的降幅逐漸增大。

由表5可知：隨著SBS、SBS-T摻量的增加，TFOT后殘留物的針入度比先升高后降低，延度逐漸降低；SBS、SBS-T摻量分別為4%、8%時(shí)，瀝青針入度比達(dá)到峰值。綜合考慮，SBS的最佳摻量為4%，SBS-T的最佳摻量為8%。

表4 SBS及SBS-T改性瀝青性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表5 SBS及SBS-T改性瀝青TFOT后殘留物的試驗(yàn)結(jié)果

3 路用性能分析

選取AC-13C、SMA-13兩種級(jí)配類(lèi)型混合料，分別進(jìn)行濕法 SBS、干法 SBS-T 改性，研究改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍、低溫抗開(kāi)裂及抗水損害等路用性能。

3.1 礦料級(jí)配及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

AC-13C、SMA-13瀝青混合料中，粗集料為3～5、5～10、11～15 mm玄武巖碎石，細(xì)集料為0～3 mm石灰?guī)r機(jī)制砂，填料為石灰?guī)r礦粉，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范的要求。兩種混合料的礦料級(jí)配見(jiàn)表6。SBS、SBS-T摻量分別為4%、8%，SMA-13混合料中木質(zhì)素纖維摻量為0.4%(占混合料質(zhì)量)。兩種混合料的最佳油石比及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 瀝青混合料的最佳油石比及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3.2 高溫穩(wěn)定性

瀝青路面是一種柔性結(jié)構(gòu)層，其物理力學(xué)性能不僅與環(huán)境溫度有關(guān)，還與車(chē)輛軸載及軸載作用次數(shù)密切相關(guān)。選用車(chē)轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)混合料的高溫抗車(chē)轍能力，各瀝青混合料(其表示方式見(jiàn)表8)動(dòng)穩(wěn)定度及車(chē)轍深度試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖1、圖2。

表8 不同混合料類(lèi)型的表示方式

圖1 瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

圖2 瀝青混合料車(chē)轍深度試驗(yàn)結(jié)果

由圖1、圖2可知：兩種類(lèi)型改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力明顯優(yōu)于普通瀝青混合料；相同改性方式下，SMA-13混合料的高溫抗車(chē)轍能力優(yōu)于AC-13C混合料；同類(lèi)型混合料的高溫抗車(chē)轍能力為SBS-T干法改性SMA-13>SBS濕法改性SMA-13>普通SMA-13，SBS-T干法改性AC-13C>SBS濕法改性AC-13C>普通AC-13C。

3.3 低溫抗裂性

瀝青路面裂縫會(huì)嚴(yán)重降低路面使用年限和行車(chē)舒適性。采用低溫小梁彎曲試驗(yàn)分析混合料的低溫抗開(kāi)裂能力，各瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度及最大彎拉破壞應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖4 瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果

由圖3、圖4可知：兩種類(lèi)型改性瀝青混合料的低溫抗開(kāi)裂能力明顯優(yōu)于普通混合料；相同改性方式下，SMA-13混合料的低溫抗開(kāi)裂能力優(yōu)于AC-13C混合料；同類(lèi)型混合料的低溫抗開(kāi)裂能力為SBS-T干法改性SMA-13>SBS濕法改性SMA-13>普通SMA-13， SBS-T干法改性AC-13C>SBS濕法改性AC-13C>普通AC-13C。

3.4 水穩(wěn)定性

選用浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，各種SBS改性瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

圖6 瀝青混合料凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果

由圖5、圖6可知：兩種類(lèi)型改性混合料的抗水損害能力明顯優(yōu)于普通混合料；相同改性方式下，AC-13C混合料的抗水損害能力優(yōu)于SMA-13混合料；同類(lèi)型混合料的低溫抗開(kāi)裂能力為SBS濕法改性SMA-13>SBS-T干法改性SMA-13>普通SMA-13，SBS濕法改性AC-13C>SBS-T干法改性AC-13C>普通AC-13C。

4 結(jié)論

(1) 隨著SBS、SBS-T摻量的增加，瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高，延度和針入度逐漸降低，TFOT后殘留物的針入度比先升高后降低，延度逐漸降低。SBS、SBS-T的最佳摻量分別為4%、8%。

(2) SMA-13、AC-13C改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍、低溫抗開(kāi)裂、抗水損害能力明顯優(yōu)于普通瀝青混合料；相同改性方式下，SMA-13混合料的高溫抗車(chē)轍及低溫抗開(kāi)裂能力優(yōu)于AC-13C混合料，抗水損害能力相反；相同類(lèi)型混合料中，SBS-T 干法改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍及低溫抗開(kāi)裂能力優(yōu)于SBS濕法改性瀝青混合料，SBS濕法改性瀝青混合料的抗水損害能力優(yōu)于SBS-T 干法改性瀝青混合料。