溫拌瀝青結(jié)合料高低溫性能指標(biāo)評(píng)價(jià)研究

摘 要：針對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)的局限性，為更好地評(píng)價(jià)溫拌瀝青結(jié)合料的高低溫性能，選取不同摻量的Sasobit溫拌劑和Evotherm3G溫拌劑，并將其摻入70#基質(zhì)瀝青和SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性瀝青中，制備改性瀝青。通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變（Dynamic Shear Rheological，DSR）試驗(yàn)得到復(fù)數(shù)剪切模量（G*）和相位角（δ）參數(shù)，并進(jìn)行相關(guān)分析。同時(shí)，采用車(chē)轍因子（G*/sinδ）、改進(jìn)型車(chē)轍因子（G*/（sinδ）9）指標(biāo)和臨界溫度（TG*/sinδ）、改進(jìn)型臨界溫度（TG*/（sinδ ）9）指標(biāo)，對(duì)改性瀝青的高溫性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)分析。在低溫彎曲流變（Bending Beam Rheometer，BBR）試驗(yàn)中，得到蠕變勁度模量（S）、蠕變速率（m）參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，同時(shí)建立k 指標(biāo)（蠕變勁度模量與蠕變速率之比），引入蠕變?nèi)崃浚↗（t））指標(biāo)對(duì)改性瀝青的低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析表明，相較于G*/sinδ，采用G*/（sinδ）9 能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估溫拌瀝青的高溫性能，而TG*/（sinδ ）9 適合SBS溫拌瀝青高溫性能評(píng)價(jià)，對(duì)于70#基質(zhì)瀝青而言?xún)烧咧g無(wú)明顯差異。另外，k指標(biāo)可以區(qū)分基質(zhì)瀝青和改性瀝青低溫性能差異，而J（t）指標(biāo)能夠很好地反映溫拌瀝青低溫蠕變性能。最后，利用層次分析法（AHP）對(duì)高低溫指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析，得出權(quán)重最大的指標(biāo)為T(mén)G*/（sinδ ）9和J（t），在評(píng)估溫拌瀝青的高溫性能指標(biāo)時(shí)建議采用TG*/（sinδ ）9指標(biāo)，在評(píng)估溫拌瀝青低溫性能時(shí)采用J（t）指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：溫拌瀝青； 溫拌劑； 高溫性能； 低溫性能； 評(píng)價(jià)指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 7525/j. issn. 1006-8023. 2025. 02. 020

0 引言

傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料（Hot Mix Asphalt，HMA）是瀝青和集料在較高溫度（160～180 ℃）下拌合而成［1］，廣泛使用于現(xiàn)代公路交通領(lǐng)域［2］。但熱拌瀝青混合料的拌合及攤鋪溫度較高，能耗高，施工過(guò)程中煙氣粉塵排放量大，對(duì)環(huán)境和施工現(xiàn)場(chǎng)人員危害大［3］。而在瀝青混合料添加溫拌劑可以有效解決這些問(wèn)題［4］。相對(duì)于熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt，WMA）的拌合溫度比HMA低30～40 ℃，可以減少瀝青在生產(chǎn)階段的老化，同時(shí)能夠減少排放、降低能耗、縮減能源與治污成本［5］。據(jù)研究人員發(fā)現(xiàn)，使用溫拌瀝青可以減少10%～50%的溫室氣體排放，可降低氣體90%顆粒排放量，同時(shí)減少50%～70%的揮發(fā)性有機(jī)物（Total Volatile OrganicComounds，TVOC）的產(chǎn)生［6］，同時(shí)可以減少11%～35%的燃料消耗［7］，節(jié)省23%～29%費(fèi)用［8］。溫拌劑按降黏機(jī)理主要分為有機(jī)降黏型溫拌劑和表面活性型溫拌劑，最具代表的是Sasobit 溫拌劑和Evotherm 3G溫拌劑［9］。

目前針對(duì)溫拌瀝青性能的研究主要是流變性能和抗疲勞性能，特別是高低溫性能方面。隨著溫拌技術(shù)快速發(fā)展，溫拌劑種類(lèi)越來(lái)越多［10］。王言磊等［11］利用溫度掃描、蠕變?cè)囼?yàn)、線(xiàn)性振幅掃描試驗(yàn)（Linear Amplitude Sweep，LAS）研究不同溫拌劑對(duì)高黏瀝青流變性能的影響，結(jié)果表明，Sasobit溫拌劑可以提高瀝青的高溫性能，但低溫性能下降，EvothermM1 溫拌劑對(duì)瀝青的高溫性能有不利影響，ACMP（asphalt compound modifier for reducing viscosityat moderate temperature）溫拌劑和WCO（West-Cooking-Oil）溫拌劑可以提高高黏瀝青的抗疲勞性能；Kataware 等［12］選用泡沫瀝青（Foamed Tar，F(xiàn)T）、廢輪胎膠粉（Crumb Rubber from Scrap Tire，CS）和溫拌瀝青添加劑（Warm Mix Asphalt，WB）3 種溫拌劑制備改性瀝青，研究3種溫拌劑對(duì)SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性瀝青高溫性能的影響，結(jié)果表明，F(xiàn)T和WB提高了SBS改性瀝青的抗車(chē)轍性，CS降低了SBS改性瀝青的高溫性能，基于最佳的高溫性能和較低的老化敏感性，建議采用1%FT、6%WB 和1%CS 溫拌劑摻量改性SBS 瀝青；Podolsky 等［13］通過(guò)低溫彎曲梁流變（Bending BeamRheometer，BBR）試驗(yàn)比較IDB（Isosorbide DistillationBottoms）溫拌劑、FP1（自定義）溫拌劑和FP2（自定義）溫拌劑對(duì)瀝青低溫性能的影響，結(jié)果表明，3種溫拌劑均可提高瀝青低溫性能，緩解瀝青路面低溫開(kāi)裂。通過(guò)以上研究可以看出，溫拌劑加入瀝青后，可以改善瀝青的高溫性能及低溫性能，且溫拌劑類(lèi)型及摻量是主要的影響因素。

對(duì)于溫拌瀝青高溫性能評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變（Dynamic Shear Rheological，DSR）試驗(yàn)和3大指標(biāo)試驗(yàn)（黏度、軟化點(diǎn)、針入度）等，測(cè)得針入度、軟化點(diǎn)、黏度、復(fù)數(shù)剪切模量（G*）、相位角（δ）和不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃康戎笜?biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。李寧利等［14］通過(guò)DSR試驗(yàn)得到的G*和δ 評(píng)價(jià)生物質(zhì)油溫拌瀝青的高溫性能，結(jié)果表明，生物質(zhì)油溫拌瀝青的G*逐漸減小、δ 逐漸增大，說(shuō)明生物質(zhì)油的摻入降低了瀝青的高溫性能；Zhang等［15］使用針入度、軟化點(diǎn)、延度及黏度指標(biāo)研究溫拌瀝青的高低溫性能，結(jié)果表明，Sasobit溫拌瀝青針入度降低，軟化點(diǎn)明顯升高，延度減小，Sasobit溫拌劑能夠提高瀝青高溫性能，對(duì)瀝青的低溫抗裂性能有不利影響，添加溫拌劑后SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)降低，溫拌劑提高了SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性；Abdullah等［16］選用0. 4%、0. 45% 和0. 5% 摻量的Evotherm 3G溫拌劑，使用軟化點(diǎn)指標(biāo)對(duì)溫拌瀝青的高溫性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)Evotherm 3G摻量為0. 4%時(shí)溫拌瀝青具有很好的穩(wěn)定性和剛度；Belc 等［17］通過(guò)DSR 試驗(yàn)，使用復(fù)數(shù)剪切模量（G*）、相位角（δ）指標(biāo)對(duì)溫拌瀝青高溫性能分析，結(jié)果表明，大多數(shù)溫拌劑沒(méi)有改變?yōu)r青的特性，W1（一種合成蠟，有機(jī)添加劑）溫拌劑顯著改變了瀝青的高溫性能，使瀝青對(duì)溫度的敏感性降低；雷俊安等［18］采用DSR試驗(yàn)和多應(yīng)力蠕變恢復(fù)（Multiple Stress Creep Recovery，MSCR）試驗(yàn)對(duì)短期老化前后溫拌瀝青的高溫性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，Evotherm 3G增大瀝青的應(yīng)變，蠕變恢復(fù)率減小，不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃吭龃?，EC120（EthyleneCarbonate）降低瀝青的應(yīng)變，蠕變恢復(fù)率增大，不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃繙p小，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析得出，不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃靠梢杂糜谠u(píng)價(jià)瀝青的高溫性能。溫拌瀝青低溫性能的評(píng)價(jià)主要通過(guò)BBR試驗(yàn)得到的蠕變勁度模量（S）、蠕變速率（m）指標(biāo)進(jìn)行分析。宋云連等［19］、張苛等［20］通過(guò)彎曲梁流變?cè)囼?yàn)測(cè)得瀝青S 和m，分析了Evotherm 3G溫拌瀝青的低溫性能，結(jié)果表明，Evotherm 3G溫拌劑摻量為0. 6%時(shí)，S 和m指標(biāo)較好，改性瀝青低溫性能最好；董昭等［21］將3種溫拌劑加入到70#基質(zhì)瀝青中，使用延度指標(biāo)對(duì)溫拌瀝青低溫性能評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，Aspha-min溫拌劑和Evotherm-DAT溫拌劑使得瀝青延度增大，但Sasobit溫拌劑會(huì)導(dǎo)致瀝青延度降低。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)于溫拌瀝青高低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究，主要是單一考慮黏彈成分相對(duì)比例、抵抗變形能力、模量和松弛能力等方面，而綜合考慮的研究相對(duì)較少?？紤]到溫拌瀝青性能的變化復(fù)雜，其高低溫性能受影響因素較多。因此，通過(guò)DSR 試驗(yàn)研究溫拌瀝青結(jié)合料的高溫性能，對(duì)試驗(yàn)得到的G*和δ 進(jìn)行分析，采用車(chē)轍因子（G*/（sinδ））和改進(jìn)型車(chē)轍因子（G*/（sinδ）9）進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，基于2 種車(chē)轍因子采用臨界溫度指標(biāo)TG*/sinδ 和TG*/（sinδ ）9 對(duì)瀝青滿(mǎn)足規(guī)范要求時(shí)承受最大溫度進(jìn)行高溫性能分析。通過(guò)彎曲梁流變儀（BBR）試驗(yàn)研究溫拌瀝青結(jié)合料的低溫性能，對(duì)S、m、k 指標(biāo)和蠕變?nèi)崃縅（t）指標(biāo)分析，最后采用層次分析法對(duì)以上評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析計(jì)算，優(yōu)選出最佳評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 材料和方法

1. 1 原材料

瀝青采用青島安邦路法有限公司提供的70#瀝青和SBS 改性瀝青，經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）［22］要求。具體相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1 和表2。溫拌劑采用南非Sasol-Wax 公司的Sasobit 溫拌劑和美國(guó)維實(shí)偉克公司（MWV）的第三代產(chǎn)品Evotherm3G溫拌劑，如圖1所示，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3和表4。

為方便研究分析，1%Sasobit摻入70#基質(zhì)瀝青中用A-S-1表示，0. 4%Evotherm 3G摻入70#基質(zhì)瀝青中用A-G-0. 4表示，2%Sasobit摻入SBS改性瀝青中用B-S-2 表示，0. 6%Evotherm 3G 摻入SBS 改性瀝青中用B-G-0. 6表示，其他改性瀝青都以此方法表示。

1. 2 制備方法

結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)溫拌瀝青制備方法的研究，確定Sasobit改性瀝青和Evotherm 3G改性瀝青的制備過(guò)程如圖2所示。對(duì)照組設(shè)置為不摻加溫拌劑的SBS改性瀝青和70#基質(zhì)瀝青，制備流程相同。

1. 3 試驗(yàn)方法

1. 3. 1 動(dòng)態(tài)剪切流變（DSR）試驗(yàn)

采用Anton Paar公司的型號(hào)MCR302e動(dòng)態(tài)剪切流變儀（Dynamic Shear Rheological，DSR）進(jìn)行溫度掃描，如圖3所示。測(cè)得復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角δ，研究瀝青的高溫性能，平行板的間距為25 mm，頻率為10 rad/s，溫度控制在20～85 ℃，Sasobit溫拌劑摻量為1%、2%、3%、4%、5%，Evotherm 3G溫拌劑摻量為0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%。

1. 3. 2 低溫彎曲梁流變（BBR）試驗(yàn)

采用美國(guó)Cannon公司彎曲梁流變儀（BBR），如圖4所示。進(jìn)行測(cè)定瀝青的蠕變勁度模量S 和蠕變速率m，評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能。SHRP計(jì)劃中規(guī)定，為保證瀝青路面的低溫抗裂性能，蠕變勁度模量S不大于300 MPa，蠕變速率（m）越大越好，且不得小于0. 30。本次試驗(yàn)選擇4% Sasobit 溫拌劑、0. 6%Evotherm 3G、70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青制備溫拌瀝青，溫度控制在-15 ℃。

2 結(jié)果與分析

2. 1 高溫性能

2. 1. 1 復(fù)數(shù)剪切模量（G*）和相位角（δ）

瀝青屬于黏彈性材料，隨著黏性增加，材料從完全彈性材料（δ=0°）逐漸轉(zhuǎn)化為完全黏性材料（δ=90°）［23］。溫拌劑的摻入會(huì)導(dǎo)致瀝青結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，進(jìn)而改變?yōu)r青的高溫性能。復(fù)數(shù)剪切模量（G*）表征瀝青抵抗變形的能力，相位角（δ）表征材料彈性成分和黏性成分相對(duì)數(shù)量的指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6所示。

由圖5可知，對(duì)于Sasobit溫拌瀝青而言，隨著溫度的升高，其G*呈下降趨勢(shì)，而其δ 逐漸增大。這一現(xiàn)象可以歸因于溫度升高導(dǎo)致瀝青體積膨脹及自由體積增大，從最初以高彈特性為主的彈性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐责ば猿煞譃橹鞯酿ち鲬B(tài)。由此可見(jiàn)，瀝青所承受的最大剪切應(yīng)變?cè)黾?，而最大剪切?yīng)力相應(yīng)減小，進(jìn)而導(dǎo)致G*的增加。當(dāng)溫度升至50 ℃時(shí)，A-S-4的G*最大值為2. 151×104 Pa，A-S-5的G*最小值為1. 061×104 Pa，相差1. 09×104 Pa，表明50℃時(shí)，AS-4相較于其他摻量的溫拌瀝青具有更強(qiáng)的抗變形能力；同時(shí)，隨溫度升高，瀝青中的彈性成分逐漸減少，黏性成分逐漸增加，導(dǎo)致δ 呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。此外，對(duì)于70#基質(zhì)瀝青而言，在70 ℃時(shí)已經(jīng)呈現(xiàn)出黏性流體的特性，因?yàn)榇藭r(shí)瀝青的δ 已達(dá)到90°；然而Sasobit溫拌瀝青在85 ℃時(shí)，δ 尚未達(dá)到90°，說(shuō)明摻加Sasobit溫拌劑后瀝青的高溫性能更優(yōu)。

隨著Sasobit溫拌劑摻量增加，δ 的變化沒(méi)有明顯規(guī)律，這說(shuō)明適量添加Sasobit溫拌劑能夠提高瀝青材料從彈性轉(zhuǎn)向黏性所需的溫度，并提高改性后瀝青的抗變形能力。此外，隨著Sasobit溫拌劑摻量的增加，相位角曲線(xiàn)的斜率逐漸減小。當(dāng)摻入4%Sasobit溫拌劑后，相位角曲線(xiàn)的斜率達(dá)到最大，這表明彈性向黏性的轉(zhuǎn)變速率較慢，抗變形能力增強(qiáng)，而此時(shí)改性瀝青的G*也達(dá)到最大，改善了改性瀝青的感溫性、高溫抗變形能力。

隨著溫度升高，Evotherm 3G溫拌瀝青的G*和δ隨溫度升高相應(yīng)地增大或減小。如A-G-0. 4的G*由20 ℃的2. 89×106 Pa減小到85 ℃的142. 8 Pa，相差4 個(gè)數(shù)量級(jí)，δ 由20 ℃的68. 46°增大到85 ℃的92. 28°。由于溫度掃描的應(yīng)變值保持不變，隨著溫度的升高，剪應(yīng)力逐漸減小，G*表示最大剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)變的比值，因此隨著溫度升高，G*減小。δ 表示施加的剪切應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變之間的時(shí)間滯后，δ 越大，說(shuō)明瀝青的黏性成分所占比例越大。當(dāng)溫度達(dá)到74 ℃時(shí)，δ 達(dá)到了90°，表明瀝青已轉(zhuǎn)化為完全黏性材料。此外，無(wú)論Evotherm 3G溫拌劑摻量的增加與否，G*和δ 變化不大，曲線(xiàn)斜率基本相等，說(shuō)明Evotherm 3G溫拌劑對(duì)70#基質(zhì)瀝青在試驗(yàn)溫度范圍（20～85 ℃）的高溫性能基本沒(méi)有影響。

由圖6可知，G*隨溫度的升高而減小，δ 先增大后減小，表明2種溫拌劑均可改善SBS改性瀝青的高溫性能。當(dāng)溫度升至50 ℃時(shí)，B-S-5的G*最大值為2. 734×104 Pa，B-S-1的G*最小值為1. 999×104 Pa，相差7. 35×103 Pa，而B(niǎo)-G-0. 5 的G* 最大值為2. 131×104 Pa，B-G-1的G*最小值為1. 994×104 Pa，相差1. 37×103 Pa，變化不大，表明Sasobit溫拌瀝青的抗變形能力優(yōu)于Evotherm 3G溫拌瀝青。Sasobit溫拌瀝青的δ 比SBS改性瀝青的小，最大降低幅度約12 ℃，而對(duì)于70#基質(zhì)瀝青，其最大的降低幅度約4 ℃，表明對(duì)改性瀝青的效果更加顯著。當(dāng)摻入2%Sasobit溫拌劑后，相位角的曲線(xiàn)斜率最小，表明黏性轉(zhuǎn)化為彈性的變化速率較快。Evotherm 3G溫拌SBS改性瀝青的δ，當(dāng)溫度升到41 ℃時(shí)，B-G-0. 6的相位角開(kāi)始減小，瀝青的黏性成分減少；當(dāng)溫度升到47 ℃時(shí)，B-G-0. 8 和B-G-1. 0 的δ 趨于穩(wěn)定，曲線(xiàn)斜率減小，這是由于溫拌劑摻加，瀝青的黏彈相對(duì)成分不發(fā)生明顯變化。

2. 1. 2 改進(jìn)型車(chē)轍因子

瀝青膠結(jié)材料的變形分為可恢復(fù)和不可恢復(fù)2大部分，傳統(tǒng)車(chē)轍因子G*/sinδ 對(duì)δ 變化的敏感性較低。Shenoy［24］研究發(fā)現(xiàn)G*/（sinδ）9 與G*/[1-（sinδ tanδ）-1 ]有極好的相關(guān)性，通過(guò)求取不可恢復(fù)部分的變形來(lái)獲得新的指標(biāo)直接表現(xiàn)瀝青的抗車(chē)轍能力，推導(dǎo)出瀝青結(jié)合料在給定常應(yīng)力（σ0）作用下，不可恢復(fù)應(yīng)變（γunr）的表達(dá)式為

不可恢復(fù)應(yīng)變?chǔ)胾nr 的取值越小，說(shuō)明瀝青結(jié)合料的高溫性能越好，即G*/[1 - （sinδ tanδ）-1 ]越大。因?yàn)椴豢苫謴?fù)應(yīng)變?yōu)檎?，所? - （sinδ tanδ）-1 gt;0，因此δgt;51. 8°時(shí)該指標(biāo)適用，所以采用G*/（sinδ）9作為高溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。計(jì)算G*/sinδ和G*/（sinδ）9不同溫度下的值，這里選擇部分溫度下的車(chē)轍因子進(jìn)行分析，見(jiàn)表5—表8。

由表5—表8可知，隨著溫度的升高，改進(jìn)型車(chē)轍因子逐漸減小。這是因?yàn)闇囟壬?，瀝青變軟，G*減小，δ 變大，瀝青表現(xiàn)為黏流態(tài)［25］。不同溫拌瀝青的G*/（sinδ）9 相較于G*/sinδ 均有不同程度的增大，使得溫拌瀝青的高溫性能得到改善。其中SBS瀝青變化最為明顯，而基質(zhì)瀝青的G*/（sinδ）9 變化較小，這是因?yàn)榛|(zhì)瀝青的相位角δ 均大于SBS瀝青，瀝青彈性更大，所以G*/（sinδ）9 變化更加明顯。車(chē)轍因子G*/sinδ 無(wú)法將延遲恢復(fù)變形分離出來(lái)，而G*/（sinδ）9 考慮瀝青的部分延遲彈性［26］，且隨著δ 的變化，G*/（sinδ）9 的變化相較于G*/sinδ 更加顯著，所以在采用相同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，G*/（sinδ）9 可以更好地評(píng)價(jià)溫拌瀝青高溫性能［27］。

2. 1. 3 改進(jìn)型臨界溫度

為構(gòu)建直觀(guān)的線(xiàn)性關(guān)系，減少數(shù)量級(jí)的變化帶來(lái)的影響，根據(jù)G*/sinδ和G*/（sinδ）9 與溫度的關(guān)系，采用半對(duì)數(shù)關(guān)系進(jìn)行線(xiàn)性回歸，根據(jù)車(chē)轍因子達(dá)到Superpave規(guī)范要求原樣1. 0 kPa時(shí)的溫度，求得臨界溫度TG*/sinδ 和TG*/（sinδ ）9，如圖7和圖8所示。

由圖7和圖8可知，溫拌劑摻入基質(zhì)瀝青中，改進(jìn)型臨界溫度相較于臨界溫度無(wú)顯著變化，甚至減小，2 種評(píng)價(jià)指標(biāo)幾乎無(wú)差異，這是由于相位角過(guò)大，車(chē)轍因子與改進(jìn)型車(chē)轍因子相差較小。溫拌劑摻入SBS瀝青中，改進(jìn)型臨界溫度均明顯高于臨界溫度，如B-S-4增大11. 3 ℃，高溫性能提升，采用臨界溫度指標(biāo)低估瀝青的高溫等級(jí)，因此采用改進(jìn)型臨界溫度評(píng)價(jià)SBS溫拌瀝青的高溫性能更加合理。

2. 2 低溫性能

基于上述高溫性能分析，Sasobit溫拌劑的摻量為4% 以及Evotherm 3G 溫拌劑的摻量為0. 6% 時(shí)，溫拌瀝青的高溫性能較好，因此選用此摻量進(jìn)行低溫性能分析，所制備的溫拌瀝青試樣在-15 ℃下利用彎曲梁流變儀進(jìn)行低溫試驗(yàn)。

2. 2. 1 蠕變勁度模量（S）和蠕變速率（m）

蠕變勁度模量（S）表示瀝青在低溫下的變形能力，S 越小，瀝青的低溫變形能力越好。蠕變速率（m）表示瀝青在低溫下的松弛能力，m 越大瀝青的松弛能力越好。SHRP計(jì)劃［28］中規(guī)定為保證瀝青路面的低溫抗裂性能，S 不大于300 MPa，m 越大越好，且不得小于0. 30。BBR試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表9。

由表9可知，Sasobit溫拌劑和Evotherm3G溫拌劑制備的溫拌瀝青的S 均小于300 MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。A-S-4瀝青的S 由70#基質(zhì)瀝青（A）的240 MPa升高到313 MPa，B-S-4 瀝青的S 由SBS 改性瀝青（B）的124 MPa增加到199 MPa，S 增大，同時(shí)m 均減小，說(shuō)明Sasobit溫拌劑的摻入減弱瀝青的應(yīng)力松弛能力，對(duì)瀝青低溫性能產(chǎn)生不利影響。原因可能是Sasobit溫拌劑高溫溶解到瀝青中起到潤(rùn)滑作用，瀝青黏度降低，降低了瀝青的柔韌性和變形能力。添加Evotherm 3G溫拌劑后，A瀝青的松弛能力得到了改善，而B(niǎo) 瀝青的松弛能力則出現(xiàn)了減弱。表明Evotherm 3G溫拌劑對(duì)于A(yíng)瀝青的低溫性能具有積極影響，而對(duì)于B瀝青的低溫性能則產(chǎn)生了不利影響。原因推測(cè)為Evotherm 3G溫拌劑的極性部分與B瀝青中的非極性部分相融，從而提高瀝青的流動(dòng)性。

2. 2. 2 k指標(biāo)（蠕變勁度模量（S）與蠕變速率（m）之比）

S 和m 是Superpave 規(guī)范中的2 個(gè)低溫性能指標(biāo)，為綜合考慮低溫應(yīng)變性和松弛能力，全面反映瀝青的低溫流變性能。譚憶秋等［29］已經(jīng)得出了溫拌瀝青性能評(píng)價(jià)中具有較好相關(guān)性的k 指標(biāo)，其能夠有效區(qū)分基質(zhì)瀝青和改性瀝青在低溫性能方面的差別，通過(guò)這項(xiàng)研究為溫拌瀝青低溫性能的評(píng)估提供了可靠的指導(dǎo)，計(jì)算公式為

k = S／m。（2）

k 指標(biāo)與S 呈正相關(guān)關(guān)系，k 越小，瀝青的低溫性能越好。根據(jù)式（2）計(jì)算不同瀝青類(lèi)型的k，結(jié)果如圖9所示。

由圖9 可知，A-G-0. 6 改性瀝青的k 指標(biāo)比基質(zhì)瀝青小，表明Evotherm 3G溫拌劑能夠改善瀝青的低溫性能。對(duì)于B-S-4和B-G-0. 6改性瀝青的k 指標(biāo)均比70#基質(zhì)瀝青小，低溫性能較好。

2. 2. 3 蠕變?nèi)崃縅（t）

相較于k 指標(biāo)，蠕變?nèi)崃縅（t）綜合考慮了瞬時(shí)彈性模量和延遲彈性模量。Burgers模型是由Maxwell模型和Kelvin 模型串聯(lián)得到的四參數(shù)單元模型，可以很好地反映瀝青的低溫蠕變性能［30］。利用七維高科有限公司開(kāi)發(fā)1stopt軟件將BBR試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)擬合，得到E1、E2、η1、η2 4種黏彈參數(shù)（E1為瞬時(shí)彈性模量；E2為延遲彈性模量；η1為黏性流動(dòng)參數(shù)；η2為延遲黏性流動(dòng)參數(shù)），如圖10所示。

根據(jù)Burgers模型，隨著溫拌劑的添加，瀝青的4種黏彈參數(shù)會(huì)呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)。具體而言，當(dāng)黏彈參數(shù)E1和η2增大時(shí)，瀝青的抵抗變形能力減弱，其低溫抗裂性能也會(huì)相應(yīng)下降。然而，黏彈參數(shù)E2和η1的變化則沒(méi)有明顯的規(guī)律，無(wú)法對(duì)溫拌瀝青的低溫性能作出準(zhǔn)確分析。通過(guò)對(duì)黏彈參數(shù)的觀(guān)察可以得知，與70#基質(zhì)瀝青相比，SBS改性瀝青的4種黏彈參數(shù)均較小。因此，可以得出結(jié)論，SBS溫拌改性瀝青的低溫性能優(yōu)于基質(zhì)溫拌瀝青。

Burgers模型中蠕變?nèi)崃浚↗（t））與時(shí)間（t）的關(guān)系式為

根據(jù)式（3）計(jì)算-15 ℃下不同改性瀝青的蠕變?nèi)崃恐?，結(jié)果如圖11所示。

蠕變?nèi)崃渴侵冈谕饧虞d荷作用下，瀝青所表現(xiàn)出的低溫變形特性。柔量值的增加意味著其低溫變形能力的增強(qiáng)。在高溫環(huán)境下，瀝青所需的變形量較小，而在低溫環(huán)境下，為了抵御開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生，瀝青則需要具備較大的變形能力［31］。由圖11可知，B-G-0. 6瀝青蠕變?nèi)崃恐底畲?，A瀝青蠕變?nèi)崃恐底钚?，B-S-4瀝青的蠕變?nèi)崃枯^B瀝青減小，AG-0. 6和A-S-4瀝青的蠕變?nèi)崃枯^A瀝青均增大。說(shuō)明2種溫拌劑對(duì)A瀝青的低溫性能均有所改善，而Sasobit溫拌劑對(duì)B瀝青的低溫性能有不利影響。

綜上所述，S 和m 參數(shù)可用于低溫變形能力和應(yīng)力松弛能力進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，適用于對(duì)溫拌瀝青的低溫性能進(jìn)行評(píng)估。而k 指標(biāo)綜合考慮了低溫變形能力和應(yīng)力松弛能力，能夠準(zhǔn)確地區(qū)分基質(zhì)瀝青和改性瀝青低溫條件下的性能差異。另外，J（t）指標(biāo)綜合考慮了瞬時(shí)彈性模量、延遲彈性模量、黏性流動(dòng)參數(shù)以及延遲黏性流動(dòng)參數(shù)，能夠較好地反映溫拌瀝青在低溫條件下的蠕變性能。

2. 3 層次分析法（AHP）

構(gòu)建AHP法層次結(jié)構(gòu)，如圖12所示。

構(gòu)建目標(biāo)層和準(zhǔn)則層判斷矩陣A，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

由CI = Σi = 13aiCIi、RI = Σi = 13ai RIi、CR = CIRI等公式計(jì)算矩陣A 的各指標(biāo)（ai 為矩陣A 的項(xiàng)），最大特征值λmax （矩陣最大特征根）為3，一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI=0、RI=0. 525，一致性比率CR=0lt;0. 1，通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

構(gòu)建準(zhǔn)則層對(duì)方案層的比較矩陣Pi （第i 個(gè)方案對(duì)準(zhǔn)則層的比較矩陣）

用上矩陣的計(jì)算方法，對(duì)比較矩陣Pi進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，相關(guān)指標(biāo)見(jiàn)表10（Wpi為層次分析法一致性檢驗(yàn)過(guò)程中的參數(shù)）。

以上比較矩陣Pi的CR均小于0. 1，故符合一致性檢驗(yàn)要求。最后得出溫拌瀝青高溫性能最優(yōu)評(píng)價(jià)指標(biāo)的AHP總排序結(jié)果，見(jiàn)表 11。

對(duì)層次總排序結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CI=0. 014 5，CR=0. 016 7lt;0. 1，符合要求；且對(duì)AHP 的總結(jié)果分析，從抵抗變形、彈性成分和黏性成分3個(gè)部分對(duì)溫拌瀝青高溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定量分析，改進(jìn)型臨界溫度權(quán)重值最大，建議采用該指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)溫拌瀝青高溫性能。

同上述步驟，溫拌瀝青低溫性能最優(yōu)評(píng)價(jià)指標(biāo)的AHP總排序結(jié)果，見(jiàn)表12。

對(duì)層次總排序的結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CI=0. 020 3，CR=0. 038 6lt;0. 1，符合要求；且對(duì)AHP的總結(jié)果分析，從瞬時(shí)彈性、延遲彈性和黏性部分3部分對(duì)溫拌瀝青低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定量分析，蠕變?nèi)崃縅（t）權(quán)重值最大（0. 557 4），建議采用該指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)溫拌瀝青低溫性能。

3 結(jié)論

1）采用改進(jìn)型車(chē)轍因子指標(biāo)對(duì)2種溫拌瀝青的高溫性能評(píng)價(jià)，提升其性能表現(xiàn)并優(yōu)化評(píng)價(jià)結(jié)果。同時(shí)引入改進(jìn)型臨界溫度指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于70#基質(zhì)瀝青，改進(jìn)型臨界溫度與傳統(tǒng)臨界溫度相近；而對(duì)于SBS瀝青，改進(jìn)型臨界溫度相較于傳統(tǒng)臨界溫度有所增大，評(píng)價(jià)結(jié)果得以?xún)?yōu)化。

2）結(jié)合溫拌瀝青的低溫變形能力和應(yīng)力松弛能力，k 指標(biāo)可以較準(zhǔn)確地區(qū)分基質(zhì)瀝青和改性瀝青的低溫性能差異，基質(zhì)瀝青表現(xiàn)出明顯優(yōu)于改性瀝青。然而，E1、E2、η1、η2這些黏彈參數(shù)不能有效評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能。相比之下，J（t）指標(biāo)綜合考慮這4 個(gè)黏彈參數(shù)，直觀(guān)地反映溫拌瀝青低溫蠕變性能。

3）通過(guò)采用AHP法對(duì)G*/sinδ、G*/（sinδ）9、TG*/sinδ和TG*/（sinδ ）94個(gè)高溫指標(biāo)以及k 指標(biāo)、黏彈參數(shù)和蠕變?nèi)崃縅（t）3個(gè)低溫指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示改進(jìn)型臨界溫度TG*/（sinδ ）9 和蠕變?nèi)崃縅（t）的權(quán)重值最大，分別為0. 446 4和0. 557 4。因此，建議在評(píng)價(jià)溫拌瀝青的高溫和低溫性能時(shí)，可以?xún)?yōu)先考慮采用這2種指標(biāo)。

4）在后續(xù)研究中，可進(jìn)一步采用多指標(biāo)體系綜合分析不同類(lèi)型溫拌瀝青的高低溫性能。

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