穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青及瀝青混合料性能研究

顏 鑫， 鄭翔南

(1.重慶交建工程勘察設(shè)計有限公司，重慶 400041； 2.長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點實驗室 陜西 西安 710064)

0 引言

目前我國已成為世界上最大的橡膠資源消耗大國和廢舊輪胎產(chǎn)生大國，在當(dāng)前環(huán)保政策許可下如何有效處理每年產(chǎn)生的大量廢舊輪胎是我們亟需解決的問題。將廢輪胎膠粉應(yīng)用于道路材料中，不僅能夠提高瀝青的品質(zhì)和路用性能，而且可實現(xiàn)廢輪胎的循環(huán)利用，是廢輪胎資源化和無害化利用的有效途徑，解決“黑色污染”這一世界性環(huán)保難題，廢舊橡膠粉用于改性瀝青也符合我國“綠色交通”與“綠色公路建設(shè)”的建設(shè)理念要求，具有顯著的社會效益。大量研究和工程實踐表明，橡膠瀝青具有高粘、高彈、溫度敏感性低的特性，廢輪胎膠粉可以有效提高瀝青混合料的高、低溫路用性能，抗疲勞性能、抗車轍、抗水損害，改善瀝青路面的長期服役性能，延長使用壽命，橡膠瀝青路面美觀、噪聲低、維護費用低，有利于節(jié)約資源，采用橡膠瀝青是有效解決瀝青路面早期病害發(fā)生的主要途徑，也能夠降低建設(shè)養(yǎng)護成本。

廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青高粘高彈、環(huán)保性能能突出，是最有前途替代SBS改性劑的材料，然而傳統(tǒng)橡膠瀝青的應(yīng)用仍有較多技術(shù)難題：①橡膠粉改性瀝青的橡膠粉摻量不大；②橡膠粉改性瀝青的加工技術(shù)落后，導(dǎo)致橡膠改性瀝青性能不高，尤其是高溫性能較難適應(yīng)極端高溫和重載道路使用性能要求；③橡膠粉改性瀝青的制備工藝復(fù)雜，只能現(xiàn)改性現(xiàn)用，設(shè)備周轉(zhuǎn)不便；④橡膠粉改性瀝青貯存穩(wěn)定性差、黏度高，導(dǎo)致其無法工廠化生產(chǎn)和施工難度大，并且施工過程中有大量異味。已對橡膠瀝青和橡膠瀝青混合料進行了較多研究，但對于廢舊橡膠怎樣復(fù)合改性的技術(shù)研究卻很少，針對上述問題，本文采用特定生產(chǎn)工藝將廢舊膠粉與SBS改性劑進行復(fù)配，通過高溫、長時間剪切作用使橡膠粉充分脫硫、降解，以提高橡膠改性瀝青的施工和易性與熱貯存穩(wěn)定性，通過加入SBS改性劑來彌補穩(wěn)定型橡膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性與低溫延展性，為了避免穩(wěn)定性橡膠改性瀝青在制備過程中排放大量刺鼻的有害氣體，在基質(zhì)瀝青中摻加橡膠粉的同時，也摻加了瀝青質(zhì)量0.1%的瀝青除臭劑，與此同時，在復(fù)合改性瀝青制備過程中采用蓄熱式直燃爐處理+導(dǎo)熱油換熱器+(多管+布袋)干式除塵器進行有害氣體處理。研究成果可為穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青路面的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 原材料與試驗方案

1.1 原材料

基質(zhì)瀝青為遼河石化生產(chǎn)的AH-70重交通道路石油瀝青，主要技術(shù)指標(biāo)見表1。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)由北京燕山石化生產(chǎn)，星型SBS改性劑型號為YH-802(SBS4402)，嵌段比S∶B=4∶6，主要技術(shù)參數(shù)見如下：相對密度0.94 g/cm3，拉伸強度23.6 MPa，伸長率680%，灰分量<0.5%，回彈率47%。采用市售深度脫硫活化的60目子午輪胎膠粉，其性能如下：細度60目，相對密度0.297 g/cm3，金屬含量0.02%，灰分3.4%，丙酮抽取物2.5%，炭黑含量32.6%，橡膠烴含量53.2%。

表1 AH-70瀝青性能指標(biāo)Table1 AH-70asphaltperformanceindicators指標(biāo)對比針入度/0.1mm15℃延度/cm軟化點/℃TFOT后性能質(zhì)量損失率/%針入度比/%15℃延度/cm10℃延度/cm試驗結(jié)果73>10049.50.3465269.6規(guī)范要求60～80>100≥46.0±1.00≥61≥15≥6.0

1.2 穩(wěn)定性膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備

考慮到摻加橡膠粉后穩(wěn)定性橡膠瀝青的高低溫性能均比基質(zhì)瀝青有明顯提升，同時橡膠粉摻量越大，穩(wěn)定型橡膠瀝青的經(jīng)濟性越好，因此采用了較大的橡膠粉摻量，試驗研究摻量變化12%、16%、20%、24%共4組橡膠粉摻量；摻加SBS改性劑后，穩(wěn)定性橡膠瀝青復(fù)合SBS改性瀝青的路用性能會進一步提高，但也會增加改性瀝青的生產(chǎn)成本，因此復(fù)合改性瀝青中采用了較低的SBS改性劑摻量，經(jīng)初步試驗確定，每組橡膠粉摻量下變化2.5%、3.0%、3.5%共3組SBS改性劑摻量。

穩(wěn)定型橡膠改性瀝青生產(chǎn)加工中，基質(zhì)瀝青既要加熱到較高溫度又要避免長時間高溫造成瀝青老化，因此采用快速升溫罐取代了傳統(tǒng)的浮頭式換熱器、螺旋板式換熱器等換熱裝置，快速升溫罐可在30 min內(nèi)將基質(zhì)瀝青從120 ℃加熱到190 ℃，同時罐內(nèi)裝有攪拌裝置，高溫報警和低液位報警系統(tǒng)，可使瀝青快速均勻加熱，降低能耗、提高效率、避免局部高溫老化。制備穩(wěn)定性膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青時，首先將基質(zhì)瀝青在快速升溫罐中加熱至165 ℃，加入預(yù)定質(zhì)量比例的橡膠粉，進入快速預(yù)混灌中以500 rad/min速率勻速攪拌30 min，使橡膠顆粒充分溶脹，然后快速升溫橡膠瀝青共混物至185 ℃，接著在大功率膠體磨中以5 000 rad/min速率剪切90 min，之后保持185 ℃～190 ℃加工溫度，以500 rad/min速率攪拌發(fā)育4 h，完成穩(wěn)定性橡膠改性瀝青制備。調(diào)節(jié)加熱溫度至180 ℃～185 ℃，在穩(wěn)定型橡膠改性瀝青中摻加預(yù)定質(zhì)量的SBS改性劑，接著在大功率膠體磨中以5 000 rad/min速率剪切60 min，加入硫磺穩(wěn)定劑后繼續(xù)剪切45 min，最后發(fā)育60 h，完成穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青制備。

為了避免穩(wěn)定性橡膠改性瀝青在制備過程中排放大量刺鼻的有害氣體，在基質(zhì)瀝青中摻加橡膠粉的同時，也摻加了瀝青質(zhì)量0.1%的瀝青除臭劑(除臭劑主要有醇類物質(zhì)和催化劑兩種成分組成)，與此同時，在復(fù)合改性瀝青制備過程中采用蓄熱式直燃爐處理+導(dǎo)熱油換熱器+(多管+布袋)干式除塵器進行有害氣體處理，經(jīng)檢測尾氣處理后能達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青針入度指標(biāo)性能

目前尚無橡膠復(fù)合SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)要求，本研究參照JTG F40-2004和交通運輸部《橡膠瀝青路面技術(shù)規(guī)范》(征求意見稿)中SBS聚合物改性瀝青和橡膠改性瀝青的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)及要求，采用針入度評價體系中的軟化點、延度、針入度、彈性恢復(fù)、離析軟化點差、旋轉(zhuǎn)粘度等關(guān)鍵控制指標(biāo)研究穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青的路用性能。針入度體系指標(biāo)試驗方法、步驟及試驗條件嚴(yán)格按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》和JTG F40-2004《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進行，試驗結(jié)果見表2。

表2 穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青針入度指標(biāo)體系性能試驗結(jié)果Table2 PerformancetestresultsofstablerubberpowderandSBScompositemodifiedasphaltpenetrationindexsystemSBS穩(wěn)定型膠粉/%25℃針入度/0.1mm()5℃延度/cm軟化點/℃彈性恢復(fù)率/%135℃粘度(Pa·s)軟化點差/℃1272286376.63.691.72.5%1663346679.54.052.02059377283.14.292.32454397585.94.452.41268427179.94.052.03.0%1659477885.54.222.32056508188.24.742.52453528391.45.072.81264457482.04.372.33.5%1657497987.04.632.62053528289.24.972.92447538592.85.383.220%穩(wěn)定型膠粉65266276.83.581.95%SBS57386981.82.642.1

由表2針入度體系評價試驗結(jié)果可知: ①摻加2.5%、3.0%、3.5%SBR與12%、16%、20%、24%穩(wěn)定型橡膠粉，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的高低溫性能，其中25 ℃針入度為47～72(0.1 mm)，5 ℃延度為28～53 cm，軟化點大于63 ℃、最大軟化點達到了85 ℃，25 ℃彈性恢復(fù)率為76.6%～92.8%，將低劑量SBS改性劑與穩(wěn)定型橡膠粉復(fù)配后，按照本文1.2制備工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度指標(biāo)性能可以滿足JTG F40-2004聚合物改性瀝青SBS(I-C)、SBS(I-D)的技術(shù)要求。②分析不同穩(wěn)定型橡膠粉與SBS改性劑摻量下復(fù)合改性瀝青各性能指標(biāo)變化趨勢，總體上，隨著穩(wěn)定型橡膠粉和SBS改性劑摻量增大，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度減小，軟化點、5 ℃延度、彈性恢復(fù)率、135 ℃粘度和離析軟化點差隨穩(wěn)定型橡膠粉和SBS改性劑摻量增大而增大，表明增大穩(wěn)定型橡膠粉和SBS改性劑摻量均能改善復(fù)合改性瀝青的高低溫性能，但也會導(dǎo)致復(fù)合改性瀝青貯存穩(wěn)定性不良。③在2.5%、3.0%、3.5%SBS改性劑摻量下，穩(wěn)定型橡膠粉摻量由12%增大至24%，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度分別減小了18、15、17(0.1 mm)、針入度減小幅度分別為25%、22.1%、26.6%，軟化點分別增大了12 ℃、12 ℃、11 ℃，軟化點增大幅度分別為19%、16.9%、14.9%，5 ℃延度增大了11、10、6 cm、軟化點增大幅度分別為39.3%、23.8%、13.3%，135 ℃粘度增大了0.76、1.02、1.01 Pa·s、135 ℃粘度增大幅度為20.6%、25.2%、23.1%，25 ℃彈性恢復(fù)率增大了9.3%、11.5%、10.8%，提高幅度分別為12.1%、14.4%、13.2%，增大穩(wěn)定型膠粉摻量對復(fù)合改性瀝青高低溫性能有明顯的改善作用，但是過多的橡膠粉摻量會導(dǎo)致復(fù)合改性瀝青離析軟化點差和粘度增大，導(dǎo)致熱貯存穩(wěn)定型不滿足橡膠粉改性瀝青離析軟化點差小于3.0 ℃和135 ℃運動粘度小于5.0 MPa的規(guī)范限制要求。由此可見橡膠粉摻量不宜大于20%。④對比不同穩(wěn)定型膠粉和SBS摻量下復(fù)合改性瀝青針入度體系指標(biāo)變化趨勢，可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度指標(biāo)、25 ℃彈性恢復(fù)率指標(biāo)、135 ℃延度指標(biāo)受穩(wěn)定型膠粉改性劑摻量影響更加顯著，而5 ℃延度指標(biāo)、軟化點指標(biāo)受SBS改性劑摻量影響更為顯著，SBS和穩(wěn)定型膠粉摻量對離析軟化點差均有顯著影響。⑤相較于20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青，摻加2.5%、3.0%、3.5%SBS改性劑后，穩(wěn)定型膠粉改性瀝青的針入度明顯降低，軟化點、延度和彈性恢復(fù)率顯著增大，尤其是在2.5%、3.5%SBS改性劑摻量下，2.5%SBS+20%穩(wěn)定型膠粉、3.0%SBS+20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青的延度比20%延度增大近1倍，軟化點升高約20 ℃，針入度降低約10(0.1 mm)，彈性恢復(fù)率增大了約20%，同時穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的離析軟化點差小于3.0 ℃、135 ℃運動粘小于5.0 MPa，將穩(wěn)定型膠粉與SBS改性劑復(fù)配后既能滿足橡膠粉改性瀝青熱貯存穩(wěn)定型和施工和易性要求，又能顯著改善穩(wěn)定型膠粉改性瀝青膠結(jié)料的高低溫性能。⑥2.5%、3.0%SBS與16%、20%穩(wěn)定型膠粉4種復(fù)合改性瀝青的針入度介于45～60(0.1 mm)、軟化點接近80 ℃、彈性恢復(fù)率大于85%，相較于5%SBS改性瀝青，4種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青有更優(yōu)的高低溫性能。

綜合考慮穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的高低溫性能、施工和易性與工程經(jīng)濟性，推薦適宜的SBS改性劑摻量為3%、穩(wěn)定型膠粉摻量為16%～20%，表3對比了2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青(A為3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青、B為3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青)、SBS改性瀝青(C)以及20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青(D)全套針入度技術(shù)指標(biāo)與PG分級指標(biāo)，由表3可知，4種改性瀝青的針入度體系與PG分級體系評價體系指標(biāo)結(jié)果一致，4種改性瀝青的高、低溫性能排序均為B>A>C>D，2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青比5%SBS改性瀝青有更優(yōu)異的高低溫性能和抗老化性能優(yōu)勢。下文將開展這2種復(fù)合改性瀝青混合料的性能研究。

表3 穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青技術(shù)性能指標(biāo)匯總Table3 SummaryoftechnicalperformanceindicatorsofstablerubberpowderandSBScompositemodifiedasphalt改性瀝青類型25℃針入度/0.1mm軟化點/℃5℃延度/cm60℃動力黏度/(Pa·s)135℃運動粘度/(Pa·s)177℃旋轉(zhuǎn)粘度/(Pa·s)彈性恢復(fù)率/%離析,軟化點差/℃RTFOT后性能質(zhì)量變化殘留針入度比/%5℃殘留延度/cmPG分級A59784722624.220.6385.52.3-0.388.83988～24B56815027494.740.7288.22.5-0.290.74488～28C57693819922.640.4281.81.9-0.682.52782～24D65622615593.580.5176.82.1-0.484.92176～16

3 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料性能

試驗采用JTG F41-2004規(guī)范AC-16礦料級配中值。穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料施工工藝與SBS改性瀝青混合料的工藝基本相同，但由于橡膠粉復(fù)合改性瀝青粘度較高，因此，橡膠粉復(fù)合改性瀝青混凝土的拌合、壓實的溫度需要做適當(dāng)調(diào)整，室內(nèi)試驗控制集料加熱溫度為190 ℃，復(fù)合改性瀝青加熱溫度180 ℃，試件成型溫度175 ℃。按照JTG F40-2004規(guī)范要求馬歇爾法設(shè)計方法試驗流程確定穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料的最佳瀝青用量(OAC)，空隙率(VV)、礦料間隙率(VMA)、飽和度(VFA)、馬歇爾穩(wěn)定度(MS)試驗結(jié)果見表4，由表4可知，2種穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料的空隙率滿足JTG F40-2004規(guī)范3%～6%、馬歇爾穩(wěn)定度大于8 kN、礦料間隙率大于13.5%和瀝青飽和度VFA介于65%～75%的要求，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度比5%SBS改性瀝青混合料增大了1.3～2.5 kN、最佳瀝青用量增大了0.5%～0.7%，但是采用大量廢舊輪胎膠粉替代基質(zhì)瀝青和SBS改性劑，總體上有較好的經(jīng)濟優(yōu)勢。下文在表6最佳瀝青用量條件下按照JTG F40-2004規(guī)范要求制備試件，并進行混合料路用性能對比試驗。

表4 馬歇爾試驗結(jié)果Table4 Marshalltestresults改性瀝青類型OAC/%VV/%VMA/%VFA/%MS/kNA5.44.1215.573.412.9B5.64.2315.372.414.1C4.94.0814.171.111.6D5.54.1915.472.810.5

3.1 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性

按照JTG E20-2011《試驗規(guī)程》中T0919-2011瀝青混合料車轍試驗評價穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，試驗鋼輪接觸壓強0.7 MPa，試驗溫度為60 ℃，結(jié)果見表5。由表5可知，①3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料、3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度達到了7 720、8 656次/mm，加載60 mm后的總車轍變形量為1.588、1.501 mm，穩(wěn)定性膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。②相較于5%SBS改性瀝青混合料，3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料、3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度提高幅度達12.8%、25.2%，車轍變形量降低了15.2%、19.8%，2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料比5%SBS改性瀝青混合料有更優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。③2種復(fù)合改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度為20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料的1.83、2.03倍，同時車轍變形量降低了23.3%、27.5%，可見摻加3%SBS改性劑能顯著提升穩(wěn)定性膠粉改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，應(yīng)對我國極端高溫條件下瀝青路面車轍問題，將SBS與穩(wěn)定型膠粉進行復(fù)配是有必要的。

3.2 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料低溫抗裂性能

按照JTG E20-2011《試驗規(guī)程》中T0715-2011瀝青混合料彎曲試驗評價穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合SBS改性瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗溫度為-10 ℃，采用50 mm/min速率加載。根據(jù)試驗加載過程中的荷載-位移曲線關(guān)系并積分獲取試件斷裂應(yīng)變能，從能量角度評價試穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的低溫性能，試驗結(jié)果見表6。

表6試驗結(jié)果表明，①3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料、3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的最大彎曲應(yīng)變達到了6 415.6、6 656.5 με，遠大于JTG D50-2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》冬嚴(yán)寒區(qū)彎曲應(yīng)變大于3 000 με的要求，2種復(fù)合改性瀝青混合料的低溫

表6 穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果Table6 lowtemperaturebendingtestofstabilizedrubberpowderandSBScompositemodifiedasphaltmix-ture改性瀝青類型抗彎拉強度/MPa最大彎曲應(yīng)變/με斷裂應(yīng)變能/(kJ·m-2)A14.736415.60.784B15.496656.50.823C12.864468.20.665D11.284154.80.589

斷裂應(yīng)變能達到了0.784、0.823 kJ/m2，研究認為，當(dāng)?shù)蜏財嗔褢?yīng)變能大于0.65 kJ/m2時，瀝青混合料的低溫抗裂性能較好，綜合最大彎曲應(yīng)變和斷裂應(yīng)變能2個評價指標(biāo)，穩(wěn)定性膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。②相較于5%SBS改性瀝青混合料，3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料、3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的彎拉強度提高幅度達14.5%、20.5%，最大彎曲應(yīng)變提高幅度達43.6%、49%，斷裂應(yīng)變能提高幅度達17.9%、23.8%，2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料比5%SBS改性瀝青混合料有更優(yōu)異的低溫抗裂性能。③20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料的最大彎曲應(yīng)變達到了4 154.8με，滿足JTG D50-2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》冬嚴(yán)寒區(qū)彎曲應(yīng)變大于3 000με的要求，具有良好的低溫性能，摻加3%SBS改性劑后，20%穩(wěn)定型膠粉與3%SBS復(fù)合改性瀝青混合料的抗彎拉強度、最大彎曲應(yīng)變、斷裂應(yīng)變能相較于20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料提高了37.3%、60.2%、39.7%，可見摻加3%SBS改性劑能顯著提升穩(wěn)定性膠粉改性瀝青混合料的低溫抗裂性能。

3.3 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料水穩(wěn)定性

浸水馬歇爾與凍融劈裂強度試驗按照JTG E20-2011《試驗規(guī)程》中T0709、T0729試驗方法進行，結(jié)果見表7。

表7 穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結(jié)果Table7 WaterstabilitytestofstabilizedrubberandSBScompositemodifiedasphaltmixture改性瀝青類型浸水馬歇爾殘留度比/%凍融劈裂強度比TSR/%A97.995.7B98.396.2C95.893.7D92.890.7

由表7可知，經(jīng)歷1次凍融循環(huán)和長時間高溫水浴損傷作用后，4種改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強度比均大于90%，具有優(yōu)良的水穩(wěn)定性。對比發(fā)現(xiàn)，2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強度比均大于95%，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂強度以及浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和凍融均高于5%SBS改性瀝青混合料，表現(xiàn)出了更優(yōu)異的水穩(wěn)定性。

3.4 穩(wěn)定型膠粉復(fù)合SBS改性瀝青混合料疲勞性能

疲勞性能試驗按照JTG E20-2011《試驗規(guī)程》中T0739瀝青混合料四點彎曲疲勞壽命試驗方法進行，以800、1 000με應(yīng)變水平進行加載，加載頻率10 Hz，試驗溫度為20 ℃，試驗結(jié)果見表8。

表8 穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料疲勞壽命試驗結(jié)果Table8 FatigueresultsofstabilizedrubberandSBScom-positemodifiedasphaltmixture改性瀝青類型以下應(yīng)變水平(με)疲勞壽命/次8001000A18847749749B22765958398C14857334576D10973728868

由表8可見，4種改性瀝青混合料在相同應(yīng)變水平下的疲勞壽命排序為：3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料(B)>3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料(A)>5%SBS改性瀝青混合料>20%穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料，SBS改性劑的摻入可以顯著改善穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料的疲勞壽命，加入穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性劑后瀝青混合料具有優(yōu)異的抗疲勞性能。在800με應(yīng)變水平下，3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料(B)、3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的疲勞壽命比5%SBS改性瀝青混合料提高了26.9%、53.2%，在1 000με應(yīng)變水平下，2種復(fù)合改性瀝青混合料疲勞壽命比5%SBS改性瀝青混合料提高了63.9%、68.9%。

4 結(jié)論

a.摻加2.5%、3.0%、3.5%SBS與12%、16%、20%、24%穩(wěn)定型橡膠粉，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的高低溫性能，其中25 ℃針入度為47～72(0.1 mm)，5 ℃延度為28～53 cm，軟化點大于63 ℃、最大軟化點達到了85 ℃，25 ℃彈性恢復(fù)率為76.6%～92.8%，將低劑量SBS改性劑與穩(wěn)定型橡膠粉復(fù)配后，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青的針入度指標(biāo)性能可以滿足JTG F40-2004聚合物改性瀝青SBS(I-C)、SBS(I-D)的技術(shù)要求。

b.推薦適宜的SBS改性劑摻量為3%、穩(wěn)定型膠粉摻量為16%～20%，3%SBS+16%穩(wěn)定型膠粉、3%SBS+20%穩(wěn)定型膠粉2種穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青比5%SBS改性瀝青有更優(yōu)異的高低溫性能和抗老化性能優(yōu)勢。

c.3%SBS與16%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料、3%SBS與20%穩(wěn)定型膠粉復(fù)合改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度達到了7 720、8 656次/mm，-10 ℃低溫最大彎曲應(yīng)變達到了6 415.6、6 656.5 με，低溫斷裂應(yīng)變能達到了0.784、0.823 kJ/m2，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強度比均大于95%，穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性瀝青混合料比5%SBS改性瀝青混合料有更優(yōu)異的高低溫性能和水穩(wěn)定性。

d.SBS改性劑的摻入可以顯著改善穩(wěn)定型膠粉改性瀝青混合料的疲勞壽命，加入穩(wěn)定型膠粉與SBS復(fù)合改性劑后瀝青混合料具有優(yōu)異的抗疲勞性能。