沥青胶浆常规指标的试验研究

袁航 李洪峰 刘玉龙

摘 要：在沥青混合料中，发挥粘结作用的是沥青胶浆，最初级的粘结作用发生在沥青胶浆中以及沥青胶浆与集料的粘结面[1，2]。矿粉在填充矿料间隙的同时，与沥青相互作用形成高粘度的沥青胶浆，将集料粘结在一起[3]。作为沥青混合料结构形成的决定性因素，沥青胶浆的性能受粉胶比变化影响，进而直接关系到沥青混合料的强度、高温性能、低温性能、水稳性能等重要路用性能。因此，对于沥青胶浆的性能的研究是有必要的。

关键词：沥青胶浆；常规指标；试验；研究

1 试验研究内容

通过沥青胶浆的针入度、软化点和延度试验，分析粉胶比与沥青胶浆性能的关系。试验通过机械搅拌，采用90#石油沥青，与石灰石矿粉制备粉胶比为0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4的沥青胶浆。针入度、软化点、延度和粘度试验均按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的要求进行。

1.1 针入度与针入度指数PI

针入度在一定温度条件下反映了沥青的软硬程度，是评价沥青高温性的常规指标。针入度小，则沥青越稠，高温性能越好。针入度指数PI是根据不同温度条件下针入度的实测值计算得出，用以评价沥青的感温性。分别在15℃、25℃和30℃条件下进行沥青胶浆的针入度测定，并计算沥青胶浆的针入度指数PI，结果如表1。

表1 沥青胶浆针入度试验结果

图1 针入度-粉胶比变化 图2 PI-粉胶比变化

由图1可知，相同粉胶比条件下，温度越高针入度值越大；温度一定时，沥青胶浆的针入度随粉胶比增加而减小。在不同温度下针入度随粉胶比增大而减小的幅度不同，15℃时粉胶比在0.8～1.4范围内针入度积累递减只有5.7，而在30℃时却达到了25.7，从说明现了沥青胶浆易受温度影响。图2表明沥青胶浆的针入度指数PI大于基质沥青，并且随粉胶比的增大，PI值先增大，然后趋于平缓，当粉胶比达到1.4时出现降低趋势，说明矿粉降低了沥青胶浆的感温性能，但并不是说粉胶比越大感温性就越好。

1.2 软化点和当量软化点T800

软化点表示随着温度的升高，沥青试样在一定剪切应力作用下而产生相同剪切变形时的温度。沥青软化点越高，则粘度越高，热稳定性越好。当量软化点是为了降低沥青中含蜡量的影响提出的用以评价沥青结合料高温性能的指标，由不同温度下的针入度实测值计算得出。试验结果如表2。

试验结果表明，沥青胶浆的软化点随粉胶比增大而增大，矿粉的加入使沥青发生了硬化效应，表现为沥青胶浆软化点比基质沥青软化点有不同程度的提高，软化点最大提高了15℃。当量软化点T800也随粉胶比的增大而提升，说明矿粉的加入提高了沥青的高温稳定性。

1.3 延度与当量脆点T1.2

延度试验简便快捷，研究表明，试验以50mm/min的速度拉伸，沥青的应变速率大体上为10-2s-1，比沥青路面温缩开裂时的应变速率10-7～10-8s-1要快得多，按照流变学温度时间换算法则，常温15℃能够反映较低温度的抗低温开裂性能。因此，延度可作为评价沥青低温性能的指标。由不同温度的针入度回归，计算得出当量脆点T1.2，用以评价沥青结合料的低温抗裂性能。试验结果如表3。

表3 延度、T1.2试验结果

图5 延度-粉胶比变化 图6 T1.2-粉胶比变化

由上可知，沥青胶浆的延度延度值明显小于基质沥青，并随粉胶比增大迅速减小，当粉胶比达到1.4时，延度值仅为3.5cm。当拉伸基质沥青时，式样中间部位呈极细的丝状，在延度仪量程范围内（150cm）未能拉断，而加入矿粉后加剧了试样的拉伸断裂，当粉胶比较小时，以0.8为例，拉伸时试样中间变细，当达到到一定细度时在尖端部断裂；粉胶比增至1.4时，试样仅被拉伸3.5cm就在中部发生了脆性断裂。沥青胶浆的当量脆点随粉胶比的增大而增大，当粉胶比小于1.2时，T1.2低于基质沥青。试验结果说明矿粉在一定程度上改善了沥青的低温性能，并非粉胶比越大抵抗低温开裂的能力就越好，当粉胶比大于1.2时，T1.2高于基质沥青，反而降低了沥青抵抗低温开裂的能力。

2 结束语

通过对不同粉胶比沥青胶浆的针入度、延度、软化点和旋转粘度试验，得出了以下基本结论：

（1）沥青胶浆的针入度随粉胶比增加而减小；沥青胶浆的针入度指数PI小于基质沥青，说明矿粉降低了沥青的感温性能，就感温性而言，粉胶比不宜大于1.4。

（2）沥青胶浆的软化点和当量软化点T800均随粉胶比增大而增大。

（3）沥青胶浆的延度值随粉胶比增大而减小，通过观察试样断裂的形状可知，随着粉胶比的增大，矿粉的作用使沥青胶浆的拉伸破坏类型由粘性破坏逐渐过渡为脆性破坏；粉胶比小于1.2时，当量脆点T1.2小于基質沥青，有利于低温条件下沥青抵抗开裂能力。

上述试验表明，尽管随着粉胶比的增大，沥青胶浆的性能在一定程度上得到改善，但并不意味着粉胶比越大，沥青胶浆的性能就越好，通过以上基础试验，为沥青胶浆性能的进一步研究奠定了基础。

参考文献

[1]刘玉龙，王旭，李洪峰.粉胶比对沥青混合料路用性能影响的试验研究[J].森林工程，2014，30（3）：111-115.

[2]徐永丽，程培峰，张佰真铭.玻纤格栅抵抗不同宽度裂缝反射性能的研究[J].森林工程，2012，28（5）：79-82.

[3]刘文俊.连续级配橡胶颗粒沥青混合料抗剥落性能研究[J].森林工程，2014，30（4）：127-130.

作者简介：袁航，男，高级工程师，研究方向：公路养护。

通讯作者：李洪峰，博士，讲师，研究方向：道路工程。