新旧沥青调和性能研究

2021-06-29聂涛

交通科技与管理 2021年9期

聂涛

摘要：本文选用70号基质沥青和SBS改性瀝青对路面回收的老化沥青进行调和，研究了调和沥青的组成与性能之间的关系，分析了基质沥青与改性沥青对老化沥青调和作用的差异。结果表明：相比于基质沥青调和沥青，改性沥青调和沥青的温度敏感性更低，高温稳定性更好;旧沥青在调和沥青中起到了改善高温性能，提高其路用等级的作用。通过比较针入度和软化点的计算值与实测值，验证了调和沥青计算公式的适应性，并提出修正方式。

关键词：道路工程;调和沥青;试验研究;理论计算;流变学分析

0 引言

为了验证调和沥青的指标变化规律，本文从材料复合理论的角度，以旧沥青和新沥青为基质组分，研究两组分含量和新沥青类型与调和沥青性能之间的关系，并对规范中提出的调和沥青针入度和软化点计算公式进行验证。

1 原材料

基质沥青采用壳牌70号A级沥青。改性沥青采用壳牌SBS（I-D）沥青。旧沥青从广东某高速沥青路面旧料回收而来。

2 试验方法

基质沥青与旧沥青调和，记作调和沥青1，比例分别为80：20，75：25和70：30。改性沥青与旧沥青调和时，记作调和沥青2，比例分别为90：10，85：15和80：20。按照试验规程[7]，分别检测调和沥青的针入度、软化点、延度和135℃黏度等指标，并采用调和沥青复合公式对针入度和软化点进行计算，验证公式的适用性和准确性。

公式（1）和公式（2）分别为调和沥青针入度和软化点计算公式[1]：

（式1）

式中Pmix，Pold和Pnew分别为调和沥青、老化沥青和新沥青的25℃针入度，单位为0.1 mm，ɑ为调和沥青中新沥青的比例。

（式2）

式中Tmix，Told和Tnew分别为调和沥青、老化沥青和新沥青的软化点，单位为℃，ɑ为调和沥青中新沥青的比例。

3 结果与讨论

3.1 调和沥青常规指标分析

对两类调和沥青做基本性能测试，结果表明：

（1）两种新沥青与旧沥青按比例混合后，调和沥青的各项指标在数值上表现出明显的叠加作用，调和沥青所有指标均在新沥青和旧沥青指标之间。

（2）随着调和沥青中旧沥青添加比例增高，两类调合沥青不同温度下的针入度和延度均降低，调和沥青1体系的软化点和135℃动力粘度逐渐变大，而调和沥青2体系的软化点和135℃动力粘度逐渐减低。

3.2 调和沥青复合公式计算

按照调和沥青计算公式计算两种调和沥青针入度和软化点，并与实测值进行对比。

针入度和软化点计算公式对调和沥青1体系适用，且具有较高的准确性，最大相对误差为4.76%。对于调和沥青2体系，软化点计算值与实测值偏差大，最大相对误差达到了14.03%，复合公式不适用;针入度偏差呈现出较好规律性，参考文献报道[8]，可采用修正因子对复合公式进行修正，如公式（3）所示，各符号含义与公式（1）相同。本文中，修正因子A=3。

（式3）

3.3 流变性能分析

采用动态剪切流变仪测定调和沥青在不同温度条件下的复数模量（G*）和车辙因子（G*/sinθ）。研究表明，沥青动态剪切试验得到的复数模量G*与温度T满足公式（4）所示关系[9]。根据公式（4）计算各调和沥青的复数模量指数（GTS），研究其高温稳定性。

（式4）

式中，G*为复数模量，单位为Pa;T为测试温度，单位为K;C为常数;GTS为复数模量指数，其绝对值越大，材料力学特性随温度变化明显。

根据表1和表2中的结果，不同组成的调和沥青复数模量与温度的双对数回归直线的相关系数R2接近于1，拟合效果好。相比于调和沥青1的体系，调和沥青2的GTS数值绝对值更小，说明采用改性沥青时，调和沥青的温度敏感性和稳定性更好。

沥青的高温稳定性采用沥青车辙因子（G*/sinθ）表征，该数值越大，沥青高温抗变形能力越强。调和沥青车辙因子试验结果见图1。

从上述图表中看出，所有调和沥青的车辙因子均随旧沥青掺加比例的提高而增大，基质沥青高温等级为PG64，添加旧沥青后，所有调和沥青的高温等级均可达到PG70。采用改性沥青调和旧沥青时，改性沥青和所有调和沥青的高温等级均可达到PG82。

4 结论

本研究根据不同比例的70号基质沥青和SBS改性沥青对旧沥青进行调和，通过常规性能和流变性能对调和沥青进行性能评价。主要结论如下：

（1）调和沥青的各项指标在数值上表现出明显的加权叠加作用。

（2）改性沥青作为新沥青时，采用调和沥青软化点计算公式得到计算值与实测值相差较大，最大相对误差达到14.03%，针入度计算公式可采用修正因子修正。