Sasobit及玻璃纤维改性的沥青混合料高温稳定性研究

高福德

（重庆市勘测院 重庆 401121）

Sasobit及玻璃纤维改性的沥青混合料高温稳定性研究

高福德

（重庆市勘测院 重庆 401121）

为改善沥青混合料高温稳定性，本文采用Sasobit及玻璃纤维对温拌沥青混合料进行改性，并通过试验研究混合料的高温稳定性，研究不从参量的混合料的性能变化情况。选择基质沥青混合料（基质）、掺入沥青质量3%Sasobit的沥青混合料（代号Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并掺入0.1%，0.2%，0.3%玻纤的沥青混合料（代号分别为GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共计五种情况进行对比分析。试验结果表明随着玻璃纤维的加入混合料的动稳定度提高了，并随着玻璃纤维掺量的增加而逐步提升。添加Sasobit对动稳定的影响大于添加玻璃纤维对动稳定的影响。

Sasobit；玻璃纤维；沥青混合料；高温稳定性

0 引言

沥青混合料的高温稳定性，是指沥青混合料在高温（通常为60℃）条件下，经过车辆荷载长期反复作用后，不产生车辙、推移和拥包等永久变形的性能[1]。在高温持续作用下，沥青混合料由弹性体向塑性体转变，劲度模量大幅度降低，抗永久变形能力急剧下降。，有必要通过掺加Sasobit及玻璃纤维等外掺剂来改善温拌高模量沥青混合料的高温稳定性。

Sasobit自1997年被研发以来，因具有易溶于加热沥青、在降低沥青混合料施工温度、改善其施工和易性的同时能提高混合料抗车辙能力等优势，已被广泛用于世界各地的工程，主要是用于公路、桥梁和机场跑道的建设[2-4]。

1 原材料及配比

试验选用壳牌70#A级道路石油沥青，经检测沥青各项技术指标均满足规范要求；Soasbit温拌剂为淡白色小颗粒，滴熔点为100℃，密度0.94g/cm-3，常用掺量为沥青粘结剂的1%～3%，以及无碱玻璃纤维。混合料拌和过程中的机械、温度、时间是决定分散效果的三个关键因素。本文采用采用室内车辙试验来评价外掺Sasobit、玻纤沥青混合料的高温性能。

2 Sasobit及玻璃纤维对沥青混合料高温稳定性的影响

2.1 车辙试验及结果分析

本文选择基质沥青混合料（基质）、掺入沥青质量3%Sasobit的沥青混合料（Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并掺入0.1%，0.2%，0.3%玻纤的沥青混合料（GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共计五种情况进行对比分析，其结果如表2所示。

表2 车辙试验结果

图1 不同混合料动稳定数据

从以上数据可以看出：

1）从图1可知，随着玻纤的加入混合料的动稳定度提高了，并随着玻纤掺量的增加而逐步提升。

2）从图1也可以看出0.3%的玻纤掺量相对于0.2%的玻纤掺量，动稳定度提升并不明显。

3）相对基质沥青沥青混合料，SA-WMA ，GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa动稳定度分别提升了57.79%，73.57%，87.30%，88.73%。

4）相对于Sa-WMA， GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa动稳定度分别提升了10%，18.70%，9.61%。一方面说明，添加Sasobit对动稳定的影响大于添加玻璃纤维对动稳定的影响；另一方面也说明，玻纤的添加不会劣化Sa-WMA的高温性能，相反，对高温性能是有利的。

3 玻璃纤维、Sasobit对高温性能的影响机理

沥青混合料高温稳定性的形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性与矿料级配的嵌挤作用。对于不同类型的沥青混合料，集料比例是影响高温性能的重要因素。对于AC-13密级配沥青混凝土来说，集料是悬浮于沥青胶浆中，由于集料的嵌挤作用没有很好的形成，这时沥青便成为影响高温性能的主要因素。

① Sasobit对高温性能的影响机理

当沥青混合料温度降低到90℃以下，因Sasobit的熔点高，它与被其吸附的沥青饱和组分逐渐析出结晶，在沥青中形成网状晶体结构，使得改性剂分子链间距增大，进而锁定饱和的油分、蜡分，增加沥青的软化点与强度，增强了沥青的稳定性，提高沥青路面在高温条件下的抗车辙能力。

② 玻璃纤维对高温性能的影响机理

沥青与矿料是沥青混合料这种复合材料的重要组成部分，其中沥青和矿料的相互作用是决定混合料路用性能的重要因素。沥青与矿料相互作用后，沥青在矿料表层形成一定厚度的结构膜，以此结构膜厚度进行划分，在结构膜厚度以内的是结构沥青，在结构膜以外的是自由沥青。结构沥青与自由沥青在混合料所发挥的作用有所区别，结构沥青与矿料相互作用，使沥青粘度变大，且越靠近矿料表面粘度越大；自由沥青与矿料间距较远，没有与矿料相互作用，仅仅将分散的矿料粘结起来并保证原来的性质。

当玻璃纤维掺入混合料，从宏观层次上讲，短切玻纤在沥青混合料内是三维随机分布的。本次试验用玻纤直径约为17μm，大致为头发丝的1/5,每根玻纤原丝又是由数以千计的单丝构成的，使得玻纤在掺量不大的情况下，其在混合料中的数目已经相当大并在混合料中形成纵横交错的空间网络。纵横交错的玻纤，因对沥青的吸附作用，提高了结构沥青的比例，玻纤及其周围的结构沥青又一起裹覆于矿料表面，使矿料表面的沥青膜变厚，并使沥青粘度变大，软化点提高，从而增加了混合料抗车辙的能力。

4 结论

（1）温拌沥青高温稳定性差，工程运用中应采取相应的措施提高其性能，掺加Sasobit它与被其吸附的沥青饱和组分逐渐析出结晶，在沥青中形成网状晶体结构，使得改性剂分子链间距增大增强了沥青的稳定性，提高沥青路面在高温条件下的抗车辙能力。

（2）当玻璃纤维掺入混合料在混合料中的数目已经相当大并在混合料中形成纵横交错的空间网络，纵横交错的玻纤因对沥青的吸附作用，提高了结构沥青的比例，矿料表面的沥青膜变厚，并使沥青粘度变大，软化点提高，从而增加了混合料抗车辙的能力。

[1]郝培文．沥青与沥青混合料[M]．北京：人民交通出版社，2009

[2]Graham C．Hurley．Evaluation of Sasobit for use in warm mix asphalt．NCAT report 05-06：7-9

[3]Matthew Corrigan．Warm Mix Asphalt Technologies and Research．Federal Highway Administration Office of Pavement Technology 2006： 26-28

[4]N Bower,H Wen,S Wu,et al．Evaluation of the performance of warm mix asphalt in Washington state．International Journal of Pavement Engineering , 2015,17(5)：423-434

U45

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1007-6344（2017）05-0062-01