SBS改性瀝青混合料AC-10F路用性能研究

中圖分類號：U414.1 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.03.003

文章編號：1673-4874（2025）03-0009-04

0 引言

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了公路交通基礎設施建設蓬勃興起。根據(jù)《2023年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》的信息，截至2023年年底，全國公路里程已達543. 68×10⁴km ，其中高速公路里程達18. 36×10⁴km^[1] 。目前，公路發(fā)展已經(jīng)從“數(shù)量增長”邁向“質(zhì)量提升”階段，對公路安全性、品質(zhì)、環(huán)保性、耐久性等方面的要求持續(xù)提高2。我國瀝青路面修筑遵循“強基薄面\"的思路，瀝青結構層容易產(chǎn)生反射裂縫。水泥路面加鋪瀝青層后，反射裂縫等病害常常較為嚴重[3。鋪設瀝青含量高、應力吸收能力強的瀝青混合料AC-10F結構層能夠有效緩解反射裂縫這一問題[4-6]。曹榮吉等7的研究顯示，富含瀝青的混合料結構層在延緩反射裂縫產(chǎn)生方面有著積極的作用。顏可珍等[8利用OverlayTest（OT）試驗對混合料抗反射裂縫能力進行測試，結果顯示，OT試驗能夠通過模擬實際裂縫的開閉狀況有效評估混合料的抗裂能力。除了抗反射裂縫能力外，路面結構中的應力吸收層瀝青混合料還應具備較好的抗車轍、抗水分侵蝕以及低溫抗裂性能。

本文通過檢測基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青高溫、中溫、低溫下的流變特性，并測試這兩種膠結料拌制的瀝青混合料AC-10F的物理力學性能及抗反射裂縫能力，從而更全面地對SBS改性瀝青混合料AC-10F的路用性能做出評價。

1試驗材料和測試方法

1.1試驗材料

1.1.1基質(zhì)瀝青

如表1所示為 70^? 基質(zhì)瀝青常規(guī)性能指標的測試結果。

1.1.2 SBS改性瀝青

如表2所示為SBS改性瀝青常規(guī)性能指標的測試結果。

1.1.3礦料

礦料為石灰?guī)r，其指標測試結果如表3所示。

1.1.4混合料

表4為瀝青混合料AC-10F的礦料級配組成情況。根據(jù)已有工程實踐經(jīng)驗，以目標空隙率 3.7% 所對應的油石比作為最佳油石比，因此確定SBS改性瀝青混合料AC-10F的最佳油石比為 5.3% ，基質(zhì)瀝青混合料AC-10F的礦料級配及油石比與SBS改性瀝青混合料AC-10F一致。

1.2 測試方法

1.2.1瀝青性能測試

1.2.1.1高溫穩(wěn)定性瀝青的高溫流變性能試驗設計參數(shù)如表5所示。

1.2.1.2中溫疲勞性

瀝青（經(jīng)PAV長期老化）中溫疲勞性能試驗設計參數(shù)如表6所示。

1.2. 1.3 低溫性能

瀝青（經(jīng)PAV長期老化）低溫蠕變性能試驗設計參數(shù)如表7所示。

1.2.2混合料路用性能測試

1.2.2.1抗車轍性能

通過車轍試驗機測試瀝青混合料AC-10F的60℃

動穩(wěn)定度，試驗中成型車轍板試件的尺寸為 300mm× 中 300mm×30mm ，進而評價其高溫抗車轍性能。

1.2.2.2水穩(wěn)定性能

通過凍融循環(huán)劈裂試驗測試瀝青混合料AC-10F的力學指標，得到瀝青混合料馬歇爾試件未凍融及凍融的劈裂強度，以TSR凍融劈裂抗拉強度比指標評價其抗水侵蝕能力。

1.2.2.3低溫抗裂性能

應力吸收層瀝青混合料在低溫服役環(huán)境下需要有較好的抗裂性能。利用萬能試驗機測試-10℃低溫環(huán)境下瀝青混合料AC-10F小梁的應力與應變情況，從而獲取瀝青混合料小梁的最大彎拉應變、抗彎拉強度等參數(shù)。

1.2.2.4抗反射裂縫能力

抗反射裂縫能力是評價應力吸收層瀝青混合料性能的關鍵指標，本文通過OT試驗測試瀝青混合料AC一10F抗反射裂縫能力。OT試驗機由兩個模塊組成，其中一個是固定模塊，另一個為移動模塊，在水平方向上施加三角位移波形荷載，模擬路面裂縫的開閉運動，通過瀝青混合料力學性能的衰減程度評價其抗反射裂縫能力。如圖1所示為OT試件制備流程。

文獻[8]指出，OT試驗中每個周期最大荷載與周期數(shù)符合冪函數(shù)變化規(guī)律，根據(jù)冪函數(shù)的參數(shù) b 可以判斷混合料的抗裂能力， b 值越小，說明混合料的峰值荷載衰變速率越小。周期最大荷載與周期數(shù)之間的關系如圖2所示。

2 結果分析和討論

2.1瀝青性能分析

2. 1. 1 高溫穩(wěn)定性

G^* 為瀝青復數(shù)模量，研究已證明 G^* /sinδ（車轍因子）同瀝青高溫穩(wěn)定性相關性較高，通過車轍因子可以有效評價瀝青高溫下的抗車轍能力9。如圖3所示為瀝青高溫狀態(tài)下的車轍因子試驗結果。

由圖3可知，SBS改性瀝青的車轍因子明顯較高，其穩(wěn)定性更強。SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其具有苯乙烯和丁二烯的特性，在高溫下仍處于高彈狀態(tài)。其在瀝青中起著物理交聯(lián)和增強作用，具有優(yōu)異的高溫抗變形能力。在高溫狀態(tài)下，SBS改性瀝青的車轍因子約為基質(zhì)瀝青的2倍。

2.1.2 中溫疲勞性

基于 G^* ·sinδ疲勞因子定性評價瀝青疲勞性能，瀝青常溫下 G^* ·sinδ試驗結果如圖4所示。

2.1.3 低溫抗裂性

如表9所示為瀝青在低溫下的勁度模量 s 和應力釋放速率 Ψ_m 值。

由表9可知，SBS改性瀝青的低溫變形能力及柔韌性遠優(yōu)于基質(zhì)瀝青，可有效避免低溫開裂的發(fā)生。這主要得益于SBS改性劑具有優(yōu)異的低溫性能，其在基質(zhì)瀝青中充分形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀結構，極大提升了瀝青的低溫變形能力，大幅降低了瀝青的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。

2.2混合料路用性能分析

2.2.1抗車轍性能

如圖5所示為瀝青混合料的動穩(wěn)定度試驗結果。

由圖5可知（文中SBS改性瀝青混合料AC-10F簡稱SBSAC-10F，基質(zhì)瀝青混合料AC-10F簡稱AC一

10F），SBS改性瀝青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度得到大幅提升，與瀝青流變試驗得到的結論一致。

2.2.2 水穩(wěn)定性能

如圖6所示為瀝青混合料的凍融劈裂強度試驗結果。

由圖6可知，SBSAC-10FTSR達到 90% 以上，說明其可以有效抵抗水分作用下的膠結料-集料粘結失效。

2.2.3 低溫性能

如表10所示為基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗結果。

由表10可知，SBSAC-10F小梁最大彎拉應變達到3307με ，抗彎拉強度達到 12.64MPa ，說明其低溫變形能力較好，在低溫下能通過小幅度變形釋放內(nèi)部應力，極大改善混合料的抗裂能力。研究結果與瀝青BBR試驗相關性較好。

2.2.4抗反射裂縫能力

表11為AC-10F、SBSAC-10F的OT試驗測試結果。

由表11可知，較AC-10F而言，SBSAC-10F的第一周期峰值荷載、臨界斷裂能較大，說明其初期抗反射裂縫的能力較強。從峰值荷載損失角度分析，兩種混合料裂縫擴展均比較穩(wěn)定，沒有達到失效破壞階段。SBSAC-10F、AC-10F的峰值荷載損失率分別為 72.6% 、78.9% ，可知SBSAC-10F的抗裂能力衰減更為緩慢。

以上兩種混合料周期最大荷載與周期數(shù)的擬合結果如表12所示。

由表12可知，SBSAC-10F周期最大荷載與周期數(shù)曲線冪函數(shù)的參數(shù) b 更小，說明其周期峰值荷載衰退更慢，抵抗反射裂縫的能力更強。

3結語

（1）較基質(zhì)瀝青而言，SBS改性瀝青擁有更優(yōu)良的全溫域性能。

（2）SBSAC-10F的高溫動穩(wěn)定度達到5000次/mm以上，水穩(wěn)定性指標TSR達到 90% 以上，低溫最大彎拉應變?yōu)?307 με ，擁有優(yōu)良的路用性能。

（3）SBSAC-10F的抗反射裂縫能力在AC-10F基礎上得到一定程度提升。

（4）瀝青混合料在OT試驗中周期最大荷載與周期數(shù)的冪函數(shù)參數(shù) b 值大小，可有效反映其抗反射裂縫能力衰退速率。 $＼textcircled { ＼div }$

參考文獻

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