王磊

摘要：針對(duì)遼寧省常見(jiàn)改性瀝青類型，基于針入度體系，開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，得到了SBS改性瀝青、SBR改性瀝青、橡膠瀝青、膠粉改性瀝青及湖瀝青（TLA）改性瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度、旋轉(zhuǎn)粘度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及老化后的性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同改性瀝青的路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)并推薦了適用范圍。

關(guān)鍵詞：改性瀝青;路用性能;針入度;延度;軟化點(diǎn)

遼寧省地方公路應(yīng)用的改性瀝青種類主要類型包括SBS改性瀝青、SBR改性瀝青、高模量瀝青、橡膠瀝青、膠粉改性瀝青、湖瀝青改性瀝青，其中應(yīng)用比較廣泛的是SBS改性瀝青和橡膠瀝青及膠粉改性瀝青。自1999年開始至今SBS改性瀝青用量累計(jì)已達(dá)50萬(wàn)噸以上;2007年，開始了膠粉改性瀝青以及橡膠瀝青試驗(yàn)路鋪筑，目前，兩種瀝青改性技術(shù)得到推廣應(yīng)用。此外，針對(duì)SBR改性瀝青、高模量瀝青、湖瀝青改性瀝青等也先后鋪筑了試驗(yàn)路段。因此，針對(duì)不同的瀝青開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)，總結(jié)歸納各種改性瀝青應(yīng)用的適用范圍，對(duì)于指導(dǎo)今后遼寧省改性瀝青的使用具有重要的指導(dǎo)意義。

1實(shí)驗(yàn)方法

目前，世界范圍內(nèi)具有代表性的道路瀝青性能評(píng)價(jià)體系有3種，即針入度分級(jí)體系、粘度分級(jí)體系和PG分級(jí)體系。盡管針入度分級(jí)體系中許多指標(biāo)是經(jīng)驗(yàn)性的和條件性的，但由于方法和所使用的儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，易于普及，在一定程度上可以滿足對(duì)瀝青質(zhì)量控制的要求，目前美國(guó)、歐盟、澳大利亞、日本等國(guó)家的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)仍保留針入度分級(jí)體系。我國(guó)的道路瀝青分級(jí)體系，是在以上針入度分級(jí)體系的基礎(chǔ)上根據(jù)我國(guó)的具體情況制定的，基本能夠滿足對(duì)瀝青質(zhì)量的控制。因此，考慮技術(shù)可行性和現(xiàn)行規(guī)范要求，本研究采用針入度評(píng)價(jià)體系對(duì)瀝青性能進(jìn)行測(cè)試。

針入度分級(jí)體系是根據(jù)瀝青針入度的大小確定瀝青所適應(yīng)的氣候條件和載荷條件。針入度分級(jí)體系主要包括以下指標(biāo)：

針入度（指數(shù)）：反映瀝青膠結(jié)料稠度的指標(biāo)，用來(lái)評(píng)價(jià)瀝青在載荷作用下的變形能力的大小。25℃的針入度給出了接近年平均使用溫度下瀝青的稠度，研究表明，瀝青在25℃的針入度下降至20以下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的路面開裂，當(dāng)瀝青的針入度大于30時(shí)，會(huì)具有高抗開裂性能。

當(dāng)量軟化點(diǎn)T800：相當(dāng)于瀝青針入度為800時(shí)的溫度，用以評(píng)價(jià)瀝青的高溫穩(wěn)定性。

當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2：相當(dāng)于瀝青針入度為1.2時(shí)的溫度，用以評(píng)價(jià)瀝青的低溫抗裂性能。

軟化點(diǎn)：瀝青達(dá)到規(guī)定條件粘度的溫度，是反映瀝青高溫性能的重要指標(biāo)。

延度：反映瀝青低溫延展性的指標(biāo)，即低溫條件下抵抗變形的能力。

彈性恢復(fù)：反映瀝青受力后恢復(fù)原狀的能力，即抵抗變形的能力。

旋轉(zhuǎn)粘度：反映抵抗流動(dòng)（剪切力）阻力的物理特性，135℃的粘度可控制瀝青在接近拌合與壓實(shí)溫度時(shí)的稠度。粘度是改性瀝青生產(chǎn)及使用過(guò)程中最重要的質(zhì)量控制指標(biāo)之一，由于橡膠瀝青粘度較高，通常測(cè)定175℃的粘度。

旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)（RTFOT）剩余物針入度比和延度：反映瀝青抗老化性能，通過(guò)對(duì)比加熱前后瀝青的針入度和延度，確定抗老化性能。

此外，還有瀝青的安全性指標(biāo)—閃點(diǎn)、純度指標(biāo)—溶解度、以及對(duì)生產(chǎn)瀝青所用原油的約束指標(biāo)—蠟含量等，共同構(gòu)成了瀝青的針入度分級(jí)體系。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

遼寧省道路石油瀝青大多采用遼河油田生產(chǎn)的90#瀝青（以下簡(jiǎn)稱遼河90#），約占總用量的90%以上，同時(shí)各種瀝青改性技術(shù)應(yīng)用的改性劑品種也較集中。以遼河90#瀝青作為基質(zhì)瀝青，結(jié)合遼寧省公路建設(shè)中應(yīng)用的主要改性劑品種，選取針入度分級(jí)體系中的主要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)比分析各種改性瀝青的技術(shù)性能。實(shí)驗(yàn)得到的遼河90#技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1，各種改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

注：①遼寧省公路建設(shè)應(yīng)用的路寶牌高模量改性劑直接加入混合料中，不生產(chǎn)高模量改性瀝青，故本表未列出高模量改性瀝青。

②技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)依照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052-2000）規(guī)定的各種方法，表中部分檢測(cè)指標(biāo)說(shuō)明如下：

延度檢測(cè)溫度為5℃，拉伸速率為5cm/min;基質(zhì)瀝青15℃延度大于150cm。

橡膠瀝青、膠粉改性瀝青旋轉(zhuǎn)粘度檢測(cè)溫度為175℃;其它檢測(cè)溫度為135℃。

基質(zhì)瀝青、SBR改性瀝青、TLA改性瀝青的彈性恢復(fù)通常不作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，故未列出。

3不同改性瀝青路用性能對(duì)比

為了更加直觀地對(duì)比各種改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)及路用性能，將各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)按優(yōu)劣排序，序號(hào)越小代表性能越優(yōu)良，其中SBR改性瀝青、橡膠瀝青、膠粉改性瀝青的低溫脆點(diǎn)均小于30℃，故都設(shè)置為1，SBR改性瀝青、TLA改性瀝青的彈性恢復(fù)（無(wú)明確數(shù)值）均設(shè)置為6。各分項(xiàng)指標(biāo)排序的和作為綜合排序指標(biāo)，綜合排序指標(biāo)越小，表征綜合性能越高。排序結(jié)果如表3所示。由表可知，整體指標(biāo)由優(yōu)到差排序?yàn)镾BS改性瀝青（5%）>橡膠瀝青>SBS改性瀝青（4%）>膠粉改性瀝青>TLA改性瀝青>SBR改性瀝青。

以表3排序結(jié)果為依據(jù)，綜合相關(guān)技術(shù)指標(biāo)確定改性瀝青路用性能。高溫穩(wěn)定性與軟化點(diǎn)和針入度對(duì)應(yīng)，低溫抗裂性能與當(dāng)量脆點(diǎn)和延度對(duì)應(yīng)，抗永久變形能力與彈性恢復(fù)和延度對(duì)應(yīng)，抗老化性能（RTFOT）與延度比和針入度比對(duì)應(yīng)。性能評(píng)價(jià)結(jié)果列于表4。

注：①各項(xiàng)路用性能主要參考的技術(shù)指標(biāo)為：高溫穩(wěn)定性——軟化點(diǎn);低溫抗裂性——低溫脆點(diǎn);抗永久變形——彈性恢復(fù);抗老化性能——延度比。

②各項(xiàng)路用性能排序以表2.7-3相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)序數(shù)加和為依據(jù)，加和值小者排序優(yōu)先，加和值相同情況下以主要參考技術(shù)指標(biāo)排序小者優(yōu)先。

③因TLA改性瀝青低溫脆點(diǎn)（-13.6℃）較高，故將其低溫抗裂性能列為最低位。

4 結(jié)論與建議

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果和綜合評(píng)定結(jié)果可知：

1）相對(duì)與基質(zhì)瀝青，各種改性技術(shù)均使基質(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)得到不同程度的改善。

2）SBS改性瀝青的綜合技術(shù)指標(biāo)最佳，其高溫穩(wěn)定性和抗變形能力均好于其它改性瀝青，低溫抗開裂性能、抗老化性能也較好，相對(duì)而言SBS改性瀝青適用的環(huán)境條件范圍最廣泛。

3）橡膠瀝青的綜合技術(shù)指標(biāo)僅次于SBS改性瀝青，其低溫抗裂性能和抗老化性能好于SBS改性瀝青，但是，其抗永久變形能力較低，主要是延度指標(biāo)偏低所致，這可以歸因于其中含有較多延展性低的膠粉顆粒;在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)提高斷級(jí)配混合料油石比來(lái)增加有效瀝青含量可以彌補(bǔ)這一不足，并獲得優(yōu)異的路用性能;橡膠瀝青同樣適用于較廣泛的環(huán)境條件范圍。

4）SBR改性瀝青的抗永久變形能力、高溫穩(wěn)定性和抗老化性能均表現(xiàn)一般，但是其低溫抗開裂性能是幾種改性瀝青中最好的，因此，SBR改性瀝青最適用于寒冷氣候條件。

5）TLA改性瀝青的低溫抗裂性能較差，高溫穩(wěn)定性和抗永久變形能力均較好，因此，TLA改性瀝青主要適用于溫暖氣候環(huán)境條件。

6）膠粉改性瀝青的低溫抗裂性能良好，抗老化性能也較好，抗變形能力表現(xiàn)一般;同基質(zhì)瀝青相比，膠粉改性瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均有所改善，尤其在低溫脆點(diǎn)和彈性恢復(fù)方面非常明顯，因此，膠粉改性瀝青同樣是一種較好的瀝青改性技術(shù)。