沥青胶浆高低温性能研究

蓝涛

广州广大工程检测咨询有限公司 广东 广州 510006

摘要： 为研究粉胶比变化对沥青胶浆高低温性能的影响规律，制备5个粉胶比的沥青胶浆开展旋转粘度试验、锥入度试验、延度试验及BBR试验，分析各试验指标随粉胶比及温度的变化规律，结果表明：粉胶比变化对沥青胶浆性能影响明显，增大粉胶比可以改善沥青胶浆的高温性能，但是会对沥青胶浆的低温性能产生不利的影响，混合料设计中合理控制粉胶比协调高低温性能的关系。

关键词：沥青；胶浆；高低温性能

引言

截至2020年底，我国公路里程突破500万公里，其中高速公路达15万公里。沥青路面有不设接缝、行车舒适、噪音低等诸多优点^[1]，是我国高速公路主要路面结构形式。随着交通量的增长和气候变化，沥青路面出现了开裂、车辙、松散、坑槽等病害，严重影响行车的舒适性和路面使用寿命。

根据沥青混合料的胶浆理论，在沥青混合料的三级分散系中，沥青胶浆的性能对沥青混合料的路用性能有决定性的影响。当前有大量研究关注填料类型、沥青类型以及外加剂掺量等因素变化对沥青胶浆性能的影响^[2-4]。沥青混合料的设计中粉胶比是一个重要指标，粉胶比的变化影响沥青胶浆的技术性能，进而影响沥青混合料的路用性能^[5-7]。因此，有必要深入研究粉胶比变化对沥青胶浆技术性能的影响，充分了解粉胶比变化对胶浆各技术指标的影响规律，从而指导沥青混合料的设计。

基于此，本文设计不同粉胶比的沥青胶浆，开展沥青胶浆高低温性能试验，分析粉胶比变化对沥青胶浆高低温性能的影响规律。

1.原材料

本研究选用70#基质沥青和粉煤灰制备沥青胶浆，沥青和粉煤灰各技术性能指分别如表1、表2所示，经检验沥青及粉煤灰技术指标均满足规范要求。

表1 70#沥青性能

表2 粉煤灰性能指标

2.试验设计

本研究选用70#基质沥青和粉煤灰制备5个粉胶比（0、0.5、1.0、1.5、2.0）的沥青胶浆，并开展各沥青胶浆的旋转粘度试验、锥入度试验、延度试验和低温弯曲梁流变试验（BBR试验），研究粉胶比变化对各试验指标的影响规律。

3.试验结果分析

3.1旋转粘度试验

进行各沥青胶浆在6个温度下旋转粘度试验，研究胶浆旋转粘度随粉胶比及温度的变化规律，将旋转粘度取对数后分别绘制旋转粘度-粉胶比、旋转粘度-温度拟合曲线如图1、图2所示。

由图1可知，旋转粘度随粉胶比增大而增大，取对数后与粉胶比线性关系良好，增大粉胶比可以提高胶浆抵抗剪切变形的能力，有利于改善沥青胶浆的高温性能。

由图2可知，不同粉胶比的沥青胶浆旋转粘度随温度升高而减小，其温度敏感性与沥青旋转粘度温度敏感性一致，旋转粘度与温度有较好的相关性，可根据黏温曲线得到各胶浆不同温度下的旋转粘度。

3.2锥入度试验结果分析

进行各沥青胶浆在4个温度下锥入度试验，研究胶浆锥入度随粉胶比及温度的变化规律，分别绘制旋转粘度-粉胶比、旋转粘度-温度拟合曲线如图3、图4所示。

由图3可知，沥青胶浆锥入度随粉胶比增大而减小且符合线性关系，表明增大粉胶比可以增加胶浆的稠度，可提高其高温性能；由图4可知，胶浆锥入度随温度上升而增大，温度增高胶浆稠度发生较大幅度的下降。

3.3延度及BBR试验结果分析

开展各沥青胶浆在10℃下的延度试验，分析延度随粉胶比变化的规律；开展各沥青胶浆-6℃下的BBR试验，得到各胶浆的弯曲蠕变劲度模量S，S表征沥青胶浆的柔性，S越大表明胶浆的柔性越差，其低温性能越差。分别绘制各沥青胶浆延度-粉胶比关系曲线、S-粉胶比关系曲线如图5、图6所示。

由图5可知，沥青胶浆的延度随粉胶比增大而减小，粉胶比大于1.0时延度发生大幅度衰减，表明低温性能发生大幅度衰减；由图6可知，S随粉胶比增大而增大，表明增大粉胶比会降低沥青胶浆的柔性，对其低温性能产生不利影响。

结论

本文通过开展不同粉胶比的沥青胶浆的高低温性能试验，得到以下结论：

1.沥青胶浆的旋转粘度、锥入度与粉胶比具有较好的相关性，可选用相应公式进行拟合。

2.粉胶比变化对沥青胶浆性能影响明显，增大粉胶比可以改善沥青胶浆的高温性能，但是会对沥青胶浆的低温性能产生不利的影响，在混合料设计中应综合考虑高低温性能的协调关系设计合理的粉胶比，提高混合料的综合路用性能。

参考文献：

【1】黄晓明.路基路面工程[M].第5版.北京：人民交通出版社，2017.

【2】谭忆秋.沥青与沥青混合料[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.

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【4】周志雄. 填料对沥青胶浆高低温性能影响与沥青胶浆性能预测研究[D].湖南大学,2013.

1. 刘正伟,郭瑞,李萍,唐郝斌,牛磊,肖瑞康,曾现恩.沥青混合料抗车辙性能的灰色理论分析[J].公路,2020,65(03):36-42.

2. 贾晓东,梁乃兴,彭义雯.无机微粉填料对沥青胶浆疲劳性能规律分析[J/OL].哈尔滨工业大学学报:1-8[2021-05-08].

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