郭辛玲

（山西平陽(yáng)路橋有限公司二分公司，山西 臨汾 041000）

為了提升普通瀝青的低溫性能，常采用SBS改性劑對(duì)普通瀝青進(jìn)行改性，使其低溫性能得到改善，延度用來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能已在我國(guó)應(yīng)用較為普遍，且操作方法簡(jiǎn)便直觀，但延度試驗(yàn)方法運(yùn)用于改性瀝青時(shí)與彎曲梁流變?cè)囼?yàn)結(jié)果相關(guān)性并不高，不能更為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)改性瀝青的低溫性能[1]。各國(guó)工作者陸續(xù)開(kāi)展了大量基于測(cè)力延度的瀝青性能評(píng)價(jià)[2-3]。Radiziszewski通過(guò)測(cè)力延度試驗(yàn)通過(guò)積分計(jì)算的韌性比可以很好地評(píng)價(jià)改性瀝青的低溫性能，且韌性比與改性瀝青混合料的疲勞壽命相關(guān)性好[3]。Shuler等人認(rèn)為改性瀝青測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果中彈性變形階段受普通瀝青的影響，而瀝青蠕變階段的斜率受改性瀝青性能的影響[4]。

改性瀝青的延度試驗(yàn)曲線基本都遵循圖1曲線，AB段為彈性階段，為低溫下瀝青的彈性變形，當(dāng)改性瀝青受拉達(dá)到最大彈性極限時(shí)，進(jìn)入BC階段，BC階段為塑性勁縮階段，當(dāng)?shù)睫D(zhuǎn)折點(diǎn)Fz點(diǎn)時(shí)，曲線上升，進(jìn)入瀝青蠕變階段。在全過(guò)程中，屈服應(yīng)變能為E=LMAX×FMAX，F(xiàn)MAX和LMAX分別為瀝青拉伸彈性過(guò)程中最大拉力及彈性最大拉升距離，反映瀝青彈性階段能量的存儲(chǔ)能力；拉斷功為ABCDF閉合區(qū)域的積分，為SABCDF，反映瀝青斷裂時(shí)，瀝青的應(yīng)變能全部釋放才會(huì)斷裂；韌性比為SCDFE/SABE。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)普通瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青進(jìn)行測(cè)力延度試驗(yàn)，研究拉伸過(guò)程中測(cè)力延度曲線表征的屈服應(yīng)變能E、拉斷功W、韌性比R和延度對(duì)瀝青低溫性能的反應(yīng)能力。

圖1 測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果曲線圖

試驗(yàn)中普通瀝青選用中海70號(hào)普通瀝青；改性瀝青選用燕山石化1301線型SBS改性瀝青，SBS劑量為2%、3%、4%、5%；橡膠瀝青選用60目的橡膠粉，劑量為1%、2%、3%、4%。通過(guò)改性后運(yùn)用全自動(dòng)瀝青延度試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)，溫度選用5℃，拉伸速度為5 cm/min[5]，記錄試驗(yàn)過(guò)程中拉力與拉伸長(zhǎng)度的關(guān)系。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)不同劑量SBS改性瀝青及老化后SBS改性瀝青進(jìn)行測(cè)力延度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 SBS改性瀝青測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果

表2 4%SBS改性+橡膠粉測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果

圖2 不同測(cè)力延度參數(shù)與SBS/膠粉摻量的關(guān)系

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，SBS改性瀝青老化前后均隨SBS改性劑劑量的增加，彈性階段延度拉力峰值FMAX明顯增大，彈性變形值略有增加，相應(yīng)屈服應(yīng)變能也增大，但屈服應(yīng)變能增大不太明顯。表明SBS改性劑對(duì)瀝青彈性階段的屈服應(yīng)變能值影響較小，這也證實(shí)了Shuler等人的觀點(diǎn)。

拉斷功包括瀝青變形過(guò)程中彈性應(yīng)變能與塑性應(yīng)變能，反映瀝青從外力拉伸開(kāi)始到試件斷裂，外力對(duì)瀝青所做的功。從SBS改性瀝青拉斷功來(lái)看，隨SBS劑量的增加，拉斷功單調(diào)增加；老化后雖然屈服應(yīng)變能增加，但拉斷功及韌性比降低，原因是老化使瀝青輕質(zhì)組份揮發(fā)、老化，瀝青質(zhì)增加，從而引起瀝青的變硬，彈性變形能力增強(qiáng)。拉斷功可以全面反映瀝青從拉伸起到斷裂前瀝青吸收能量的能力。

改性瀝青韌性比反映改性瀝青在拉伸破壞過(guò)程中塑性變形吸收的能量與彈性變形吸收能量的比值。SBS改性瀝青韌性比隨SBS劑量的增加，呈先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)，當(dāng)SBS含量約4%時(shí)，韌性比達(dá)最大。提高SBS改性劑劑量時(shí)，韌性比反而有減小的趨勢(shì)。延度結(jié)果與韌性比結(jié)果趨勢(shì)有很好的一致性，但與拉斷功變化趨勢(shì)不同。

從SBS改性瀝青測(cè)力延度試驗(yàn)結(jié)果屈服應(yīng)變能、拉斷功、韌性比、延度指標(biāo)來(lái)看，拉斷功能夠反映瀝青整個(gè)彈性變形及塑性蠕變階段的所有能量變化特征，而屈服應(yīng)變能、韌性比、延度只是反映瀝青變形過(guò)程中的一階段的性能，韌性比可以反映瀝青在塑性變形過(guò)程中應(yīng)力松弛能力。

4%SBS改性瀝青添加不同劑量橡膠粉，老化前韌性比、延度均隨劑量的增加呈單調(diào)下降的曲線，拉斷功呈先下降后增加的變化，但總體趨勢(shì)呈上升趨勢(shì)。老化后屈服應(yīng)變能、拉斷功、韌性比、延度曲線變化趨勢(shì)基本相同。選用拉斷功相對(duì)其他參數(shù)將更有效地評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的低溫性能。

3 結(jié)論

a）隨SBS改性瀝青劑量的增加，延度試驗(yàn)結(jié)果中屈服應(yīng)變能、拉斷功均增加，韌性比及延度均出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，而拉斷功為瀝青從彈性階段到塑性階段全過(guò)程應(yīng)變能吸收的量度，拉斷功將更為全面評(píng)價(jià)改性瀝青的低溫延伸性能，而屈服應(yīng)變能、韌性比及延度只是評(píng)價(jià)改性瀝青受拉狀態(tài)的一個(gè)階段性評(píng)價(jià)參數(shù)。

b）韌性比可以評(píng)價(jià)改性瀝青塑性能力與彈性能力所占的比例，韌性比達(dá)到最大值后繼續(xù)提高SBS改性劑的劑量，SBS改性瀝青的稠度將進(jìn)一步增大，從而使SBS改性劑的延展性能受阻，降低了其塑性性能，所以韌性比可以輔助用于確定改性瀝青中改性劑的合理劑量。

c）隨4%SBS改性瀝青中橡膠粉劑量的增加，韌性比降低，延度降低，屈服應(yīng)變能總體趨勢(shì)增加。從拉斷功來(lái)看，隨橡膠粉劑量的增加拉斷功增加。表明此復(fù)合改性瀝青彈性變形能力增強(qiáng)，塑性變形能力減弱，總斷裂應(yīng)變能增加。所以，拉斷功用于評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的低溫性能同樣適用。