不同沥青对AC-13沥青混合料高温性能的影响研究

□□ 曲立杰　(山西建筑职业技术学院，山西 太原　030006)



不同沥青对AC-13沥青混合料高温性能的影响研究

□□ 曲立杰(山西建筑职业技术学院，山西 太原030006)

摘要：为了量化分析不同沥青结合料对沥青混合料高温性能的影响，以AC-13沥青混合料作为研究对象，利用简单性能试验，分别测试了SK70号和SBS70号沥青混合料的动态模量和相位角。试验结果表明，不同频率条件下SBS改性沥青混合料的动态模量比SK基质沥青增加较多，SBS改性沥青混合料的相位角小于SK基质沥青，说明SBS改性沥青混合料的高温性能优于SK基质沥青。

关键词：道路工程；沥青混合料；简单性能试验；高温性能

引言

沥青混合料是由沥青结合料、粗细集料以及空隙组成的多相复合材料，由于沥青结合料对温度的敏感性较高，导致该复合材料在高温条件下的抗变形能力急剧下降，从而出现沥青混凝土路面的车辙、推移等病害，严重影响了沥青混凝土路面的行驶舒适性和行车安全性等路用性能。因此，有必要对沥青混合料的高温性能进行研究。

我国的科技工作者对沥青混合料的高温性能进行了卓有成效的研究。杨戈等[1-2]通过车辙试验研究了橡胶沥青混合料动稳定度与橡胶沥青胶结料旋转黏度、软化点、针入度之间的相关性，提出了橡胶沥青混合料高温性能评价指标值，以及盐分对橡胶沥青混合料高温性能的影响。郝增恒等[3-4]采用静态贯入度和动态贯入度试验，研究了基于超热老化温度的浇注式沥青混合料高温性能变化规律。吴光勇等[5]利用正交试验研究了TLA改性沥青混合料高温性能的影响因素。张争奇等[6]选取3种不同类型的沥青混合料，通过室内重复加载蠕变试验研究了沥青混合料的高温蠕变特性。周志刚等[7]通过车辙、单轴静压蠕变和重复加载蠕变试验，对比分析了PE改性沥青混合料老化前后及再生前后的高温性能。

鉴于基质沥青混合料与SBS改性沥青混合料性能的不同，特别是在高温性能方面，经改性的沥青混合料高温性能会有所提高，但这方面的量化研究较少。因此，本文以AC-13沥青混合料为研究对象，利用室内简单性能试验分别对SK70号和SBS70号沥青混合料的高温性能进行了测试，并对比分析了两种沥青混合料的动态模量和相位角的差异。

1沥青混合料级配设计

1.1　原材料性能

本文所使用的基质沥青为韩国产SK70号沥青和SBS改性沥青，两种沥青的性能指标见表1和表2。粗细集料均为石灰岩，矿粉为石灰岩经磨细制得。

表1　SK70号基质沥青技术指标

表2　SBS改性沥青技术指标

由表1和表2试验结果可以看出，本文所使用的两种沥青均满足规范要求。

1.2　级配设计

本文选取的基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的级配见表3。通过马歇尔试验测试沥青混合料的毛体积相对密度、空隙率、矿料间隙率、饱和度、稳定度和流值，得到相应的最佳油石比分别为4.7%和4.9%。

2沥青混合料SPT试验结果与讨论

在最佳油石比条件下，以旋转压实仪成型3组Φ150 mm的试件，以便进行平行试验，并对试件取芯成Φ100 mm用于简单性能试验的试件。在40 ℃条件下，利用简单性能试验测试两种沥青混合料的动态模量和相位角，试验频率分别为25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz，试验结果见表4。

表3　不同沥青AC-13沥青混合料的级配

表4　两种沥青混合料的SPT试验结果

对表4中的3组平行试验结果取均值，并对不同频率条件下的动态模量和相位角变化趋势绘制曲线，如图1和图2所示。

由图1可以看出，随着频率的增加，两种沥青混合料的动态模量均呈增大的趋势，即频率越大，荷载作用试件越短，沥青混合料表现出更大的抵抗荷载作用的能力。SBS改性沥青混合料的动态模量均大于SK基质沥青混合料，在25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz的频率下，SBS改性沥青混合料的动态模量分别提高了20.96%、20.83%、25.22%、43.53%和63.69%，总体增幅较大。

图1　两种沥青混合料的动态模量

图2　两种沥青混合料的相位角

由图2可以看出，随着频率的增加，两种沥青混合料的相位角逐渐增大，即两相邻峰值应力、应变的时间差越来越大。SBS改性沥青混合料的相位角普遍小于基质沥青混合料，在25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz的频率下，SBS改性沥青混合料的相位角分别减小了8.30°、10.68°、11.92°、15.54°和15.44°。

3结论

3.1试验所用SK70号基质沥青和SBS70号改性沥青的技术指标均满足规范要求。

3.2通过马歇尔试验，测定了两种沥青混合料试件的体积指标，所确定的最佳油石比分别为4.7%和4.9%。

3.3由简单性能试验所测定的动态模量和相位角，随着荷载频率的增加而增加。

3.4SBS改性沥青混合料的动态模量增幅较大，最小为20.83%，说明SBS改性沥青混合料的高温性能比基质沥青混合料显著提高。

参考文献：

[1] 杨戈，黄卫东，李彦伟，等.橡胶沥青混合料高温性能评价指标的试验研究[J].建筑材料学报，2010，13(6)：753-758.

[2] 徐波，于新，刘运新.盐分对橡胶沥青及橡胶沥青混合料高温性能的影响[J].功能材料，2015，46(6)：6058-6061.

[3] 郝增恒，吴文军，盛兴跃，等.基于不同超热温度的浇注式沥青混合料高温性能[J].公路交通科技，2013，30(1)：17-21.

[4] 陈剑华，张肖宁，邹桂莲，等.超热老化对浇注式沥青混合料高温性能影响研究[J].科学技术与工程，2014，14(25)：131-134.

[5] 吴光勇，王安福，莫石秀，等.TLA改性沥青混合料高温性能影响因素研究[J].中外公路，2014，34(3)：268-271.

[6] 张争奇，罗要飞，栗培龙，等.基于重复加载蠕变试验的沥青混合料高温性能研究[J].武汉理工大学学报，2014，36(4)：58-64.

[7] 周志刚，李惠，佘满汉，等.再生PE改性沥青混合料高温性能研究[J].中外公路，2014，34(1)：256-262.

(编辑盛晋生)

Influence of Different Asphalt Binders on High Temperature Performance of AC-13 Asphalt Mixture

QU Li-jie

(Shanxi Architectural College，Taiyuan，Shanxi，030006，China)

Abstract：This paper researches the influence of different asphalt binders on the high temperature performance of asphalt mixtures quantitatively. Taking AC-13 asphalt mixture as the object，the research measures the dynamic modulus and phase angles of SK70# and SBS70# asphalt mixtures respectively. It shows that the dynamic modulus of SBS modified asphalt mixtures are larger than those of SK asphalt mixtures at different frequencies，and the phase angles of the former are less than those of the latter，which indicates that the high temperature performance of the former are excellent compared with the latter.

Key words：road engineering；asphalt mixture；simple performance test (SPT)；high temperature performance

收稿日期：2015-11-19

作者简介：曲立杰(1979-)，女，黑龙江富裕人，讲师，一级注册建造师，硕士，2003年7月毕业于哈尔滨工业大学交通科学与工程学院土木工程专业(桥梁工程方向)，2010年4月硕士研究生毕业于沈阳建筑大学建筑与土木工程专业，从事教学工作。

中图分类号：U 416.217

文献标识码：A

文章编号：1009-9441(2015)06-0004-03