【SBS改性瀝青的實驗探究9400字（論文）】

SBS改性瀝青的實驗探究目錄摘要 IAbstract II第一章前言 1第一節(jié)研究背景 1第二節(jié)研究意義 1第三節(jié)聚合物改性瀝青研究現(xiàn)狀 21.3.1國外研究現(xiàn)狀 21.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2第二章原材料試驗及配合比設(shè)計 4第一節(jié)原材料試驗 42.1.1粗、細(xì)集料 42.1.2填料 42.1.3瀝青 52.1.4透層、封層及粘層 5第二節(jié)配合比設(shè)計 52.2.1目標(biāo)配合比設(shè)計階段 52.2.2生產(chǎn)配合比設(shè)計階段 7第三節(jié)生產(chǎn)配合比驗證階段 7第三章路用性能評價 9第一節(jié)高溫穩(wěn)定性 93.1.1瀝青三大指標(biāo)試驗 93.1.2馬歇爾試驗 103.1.3級配對改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響 10第二節(jié)水穩(wěn)定性 113.2.1浸水馬歇爾試驗 113.2.2凍融劈裂試驗 12第三節(jié)低溫穩(wěn)定性 13第四章結(jié)論 16參考文獻 18第一章前言第一節(jié)研究背景近幾年來，隨著我國高速公路建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展，交通及氣候條件對高速公路路面使用性能的要求也越來越高，一方面高速公路行駛車輛的重載、超載現(xiàn)象嚴(yán)重，并且渠化交通加重了車輛軸載對路面的破壞；另一方面，我國多數(shù)地區(qū)四季溫差變化很大，瀝青路面經(jīng)受著氣候條件變化的考驗。普通道路瀝青由于自身的組成和結(jié)構(gòu)決定了其感溫性能差，彈性和抗老化性能差，高溫易流淌，低溫易脆裂。隨著經(jīng)濟發(fā)展速度日新月異，日益增加的超重汽車讓傳統(tǒng)路面無法達到設(shè)計要求，從社會效益和經(jīng)濟效益綜合考慮，SBS改性瀝青混凝土路面逐漸廣泛應(yīng)用。而且在過去的10年中，車軸負(fù)荷增加、車流量增加、氣候條件惡劣，難以滿足高級公路的使用要求，必須對其改性以改善使用性能。在瀝青或瀝青混合料中加入天然或合成的有機或無機材料，熔融或分散在瀝青中與瀝青發(fā)生反應(yīng)或裹覆在瀝青集料表面，可以改善或提高瀝青路面性能。改性瀝青的出現(xiàn)使瀝青路面的應(yīng)用場合越來越多，瀝青路面可被應(yīng)用在過去認(rèn)為不能適用的地方，如機場道面、橋面鋪裝、氣候極端炎熱或極端寒冷地區(qū)的道路。改性瀝青己經(jīng)逐漸形成一門獨立的學(xué)科，可以預(yù)見，改性瀝青的應(yīng)用規(guī)模會越來越大，對改性瀝青的研究也會越來越深。為了得到性能更優(yōu)良的改性瀝青，越來越多的材料被用作改性瀝青改性劑，同時新的評價標(biāo)準(zhǔn)和方法及其他領(lǐng)域的新化學(xué)分析方法也被用來更完整準(zhǔn)確地評價改性瀝青的性能。第二節(jié)研究意義根據(jù)以上原則，高速公路項目的瀝青選擇使用SBS改性瀝青。經(jīng)實驗室試驗證明，SBS改性瀝青符合高速公路對改性性能的要求，且施工現(xiàn)場具備了制備SBS改性瀝青的機械設(shè)備及技術(shù)。鑒于SBS改性瀝青是目前改性瀝青市場上最主要的改性瀝青類型之一，對SBS改性瀝青的研究也成為目前國內(nèi)外研究的重點，但這并不等于SBS改性瀝青技術(shù)已趨于成熟，目前仍存在許多尚未解決的難題:如路用SBS改性劑的性能完善、SBS改性瀝青的改性加工工藝、與路用性能相關(guān)的性能評價方法和改性作用機理等。第三節(jié)聚合物改性瀝青研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀國外從上世紀(jì)40年代就已經(jīng)開始了對改性瀝青混凝土路面的應(yīng)用研究，60年代以前的制作方法主要是在瀝青中混入一定比例的天然橡膠粉或天然橡膠膠乳，主要用于降低路面噪聲等公害，但是其改性效果并不明顯。加拿大Mcleod對瀝青的性能做了深入的研究，在以針入度指數(shù)PI為感溫性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，也提出了針入度粘度指數(shù)PVN。最終形成了新的瀝青指標(biāo)，是國際上首個以溫度敏感性指標(biāo)為主要指標(biāo)的瀝青新標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞的瀝青的分級標(biāo)準(zhǔn)是用稠度作為指標(biāo)，結(jié)合工程后經(jīng)過反復(fù)的修改，提出了主要的瀝青指標(biāo)。僅是針對工程并沒有顧及到全面，因此分級較為簡單，以60℃和135℃粘度，針入度，閃點和老化作為主要考察指標(biāo)。Eisenmann和Hilmer研究了輪載和胎壓對瀝青路面中車轍量的影響，他們使用不同的輪載、胎壓和輪組進行了足尺試驗，直接測定車轍量，并用衰退分析法分析了不同試驗條件的影響。提出了新的試驗、評價方法，并試圖根據(jù)新的破壞模型和車轍預(yù)估模型編制計算機軟件進行車轍深度預(yù)估。Pattenson的試驗說明，在研究估算車轍深度模型的時候，必須把瀝青混合料的壓密變形和塑性變形一起考慮。壓密變形通常是指道路材料的體積變化，也即是在交通荷載作用下，使材料的空隙率變小的過程。在施工過程中，嚴(yán)格規(guī)范的施工可以使路基路面的壓密變形控制在一個較小的范圍內(nèi)。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀2008年，在北京奧運會的推動作用下，我國的重點公路和農(nóng)村公路建設(shè)，公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得很高的成就。近年來，國內(nèi)外對SBS改性瀝青的改性機理、技術(shù)性能及生產(chǎn)工藝等方面展開了較多研究，也取得了大量的研究成果，它對SBS改性瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量控制、SBS改性瀝青技術(shù)性質(zhì)以及后期使用的耐久性起到至關(guān)重要的作用。江建坤認(rèn)為SBS可以改善瀝青的感溫性，對于不同油源的瀝青改性效果不同；而且在一定攪拌溫度下，在合理攪拌時間限度內(nèi)延長攪拌時間可使SBS更均勻的分散到瀝青中，從而使瀝青的性能得到進一步的改善，但超出這個限度，延長攪拌時間則意義不大；不同改性瀝青的合理攪拌時間是不同的。馬峰等運用瀝青四組分分析、紅外光譜和差示掃描量熱分析等實驗手段發(fā)現(xiàn)，納米碳酸鈣摻加到基質(zhì)瀝青中能形成均勻、穩(wěn)定的共混體系，改善和提高瀝青性能。針對某項不足添加可以改善這項性能的改性劑進行復(fù)合改性，以取長補短。王仕峰研究了SBS改性瀝青的薄膜烘箱老化行為，認(rèn)為SBS改性瀝青老化后增加了碳基和亞砜基，SBS和瀝青的相對分子質(zhì)量都發(fā)生了變化，SBS改性瀝青老化程度小于基質(zhì)瀝青。第二章原材料試驗及配合比設(shè)計第一節(jié)原材料試驗2.1.1粗、細(xì)集料SBS改性瀝青混合料的內(nèi)摩擦角越大，集料相互之間的嵌擠作用就越明顯，高溫穩(wěn)定性也相對越好。瀝青混凝土混合料粗、細(xì)集料應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）對熱拌瀝青混合料粗、細(xì)集料的要求，粗集料顆粒性狀良好，具體指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）2.1要求[[]徐永杰，王永濤，慕春歌.熱拌瀝青混合料拌和質(zhì)量的控制與檢測[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化.2016(07)][]徐永杰，王永濤，慕春歌.熱拌瀝青混合料拌和質(zhì)量的控制與檢測[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化.2016(07)表2.1細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求項目單位指標(biāo)值表觀相對密度不小于t/m32.50堅固性(>0.3mm部分)不小于%12含泥量(小于0.075mm的含量)%3砂當(dāng)量%60(上面層70)棱角性(流動時間)S30亞甲藍值不大于g/Kg25粗集料必須選用反擊式破碎機加工的碎石，碎石符合抗滑表層對粗集料的技術(shù)要求。瀝青面層碎石生產(chǎn)線按以下篩網(wǎng)規(guī)格組裝篩分裝置：上面層AC-16：3mm，6mm，11mm，18mm；中面層AC-20：3mm，6mm，11mm，18mm，24mm；下面層AC-25：3mm，6mm，11mm，18mm，30mm。2.1.2填料填料為石灰?guī)r質(zhì)礦粉，礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料磨制的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈，礦粉應(yīng)干燥、潔凈。通過室內(nèi)測定，其表觀密度為:0.3-0.4g/cm3，親水系數(shù)為，塑性指數(shù)為2.1，各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求[[]郝巨濤，丁德全，黃昊，傅元茂.半城子瀝青混凝土面板壩的現(xiàn)狀及相關(guān)問題探討[J].水力發(fā)電.2016(05)][]郝巨濤，丁德全，黃昊，傅元茂.半城子瀝青混凝土面板壩的現(xiàn)狀及相關(guān)問題探討[J].水力發(fā)電.2016(05)表2.2填料技術(shù)指標(biāo)對照表名稱檢測項目單位標(biāo)準(zhǔn)實測值結(jié)論礦粉表觀相對密度≮t/m32.452.756合格含水量≯%10.28合格親水系數(shù)＜—1—塑性指數(shù)＜%4—石灰有效氧化鈣氧化鎂含量≮%5564.2合格2.1.3瀝青為提高上面層瀝青混合料的使用性能，選擇采用聚合物SBS改性瀝青，A級70號道路石油瀝青作基質(zhì)瀝青。其各項指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG、F40-2004）要求。2.1.4透層、封層及粘層透層油選用PC-2陽離子慢裂乳化石油瀝青，其規(guī)格和質(zhì)量應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中粘層油的要求，且做到完全密水；粘層油采用快裂乳化瀝青（PC-1），用量為0.3-0.6L/m2。其基質(zhì)瀝青的針入度不小于100，用量為1.0-1.5L/m2；瀝青砼上面層和下面層之間噴灑粘層油，所選用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號應(yīng)與主層瀝青混合料相同，下封層采用乳化瀝青封層，下封層厚度不小于6mm[[]楊勝良，汪保軍.南椏河冶勒水電站瀝青混凝土心墻施工質(zhì)量控制[J].東北水利水電.2016(04)][]楊勝良，汪保軍.南椏河冶勒水電站瀝青混凝土心墻施工質(zhì)量控制[J].東北水利水電.2016(04)第二節(jié)配合比設(shè)計2.2.1目標(biāo)配合比設(shè)計階段（1）確定各礦料的組成比例從施工現(xiàn)場分別取各類礦料進行篩分，用計算機或圖解計算礦料的用量，使合成的礦質(zhì)混合料級配符合技術(shù)規(guī)范及設(shè)計的范圍。經(jīng)過配合比設(shè)計計算確定3組礦料用量比例，將其4.75mm篩孔通過率分別控制為25%，28%，30%，并且將0.075mm的通過率設(shè)定在10%。對實際工程中應(yīng)用的各種礦料使用量進行計算，以確定各礦料用量比例能夠滿足工程中對級配的要求。本計算應(yīng)反復(fù)進行，使礦質(zhì)混合料級配曲線應(yīng)接近一條順滑的曲線。圖2.1配合比級配曲線（2）確定瀝青的最佳油石比。高速公路瀝青下面層AC-20C級配瀝青混合料，對瀝青混合料初始油石比進行預(yù)估，可根據(jù)集料的合成毛體積相對密度、已建類似工程集料的合成毛體積相對密度，采用馬歇爾試驗確定瀝青混合料的最佳油石比。瀝青混合料預(yù)估的初始油石比根據(jù)已建類似工程瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)油石比來計算。（3）配合比檢驗：按以上配合比制備瀝青混凝土馬歇爾試件，做浸水48小時馬歇爾試驗，檢驗殘留穩(wěn)定度必須滿足施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。選擇5種各不相同的瀝青用量(級差0.5％)來進行馬歇爾試驗，各種試件配料的稱量配制要根據(jù)其不同的規(guī)格分別、并逐級進行。按以上配合比制備瀝青混凝土馬歇爾試件，做浸水48小時馬歇爾試驗，檢驗殘留穩(wěn)定度必須滿足施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。測定試件的穩(wěn)定度MS1=8.42KN，計算試件的浸水殘留穩(wěn)定度為MS0=MS1/MS=8.42KN/10.32KN=82%>80%符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004中關(guān)于殘留穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。分別將瀝青用量設(shè)定在4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%進行馬歇爾試驗。對不同瀝青用量所得到的性能進行分析，并確定最佳的瀝青用量。試驗得到的結(jié)果如下：表2.35組油石比的馬歇爾試驗結(jié)果綜合本項目所處氣候分區(qū)的氣候特征，及項目的各種性能指標(biāo)要求（如高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性等），經(jīng)研究，最終將油石比確定為5%。2.2.2生產(chǎn)配合比設(shè)計階段（1）確定各種熱料倉礦料的用量。必須從二次篩分后進入各熱料倉的礦料取樣進行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果，通過計算，使礦質(zhì)混合料的級配接近目標(biāo)配合比并符合規(guī)范及設(shè)計的規(guī)定，以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例，以達到供料均衡。（2）確定最佳油石比。取目標(biāo)配合比設(shè)計的最佳油石比OAC和OAC±0.3%、OAC±0.6%五個油石比，取以上計算礦質(zhì)混合料。采用馬歇爾電動擊實儀、數(shù)顯馬歇爾穩(wěn)定度測試儀、恒溫水浴及其相應(yīng)設(shè)備。用試驗室的小型拌和機拌制瀝青混合料進行馬歇爾試驗。各項指標(biāo)均符合1項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的油石比最小值OACmin=4.62%，最大值OACmax=5.2%，其中值為OAC2，則OAC2=1/2（OACmin+OACmax）=4.91%，取OAC1、OAC2的中值OAC=1/2〔OAC1+OAC2〕=4.7%。如相差超過0.2個百分點，找出原因，進一步試驗分析后確定試拌試鋪用油石比。（3）配合比檢驗：按最佳油石比制作馬歇爾試件，用室內(nèi)小型拌和機拌制瀝青混合料，做浸水48小時馬歇爾試驗，檢驗殘留穩(wěn)定度，必須滿足施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。第三節(jié)生產(chǎn)配合比驗證階段用生產(chǎn)配合比進行試拌，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試驗段。取試鋪用的瀝青混合料進行馬歇爾試驗檢驗和瀝青含量、篩分試驗，檢驗標(biāo)準(zhǔn)配合比礦料合成級配中，至少包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近目標(biāo)配合比級配值，并避免在0.3mm～0.6mm處出現(xiàn)駝峰。由此確定正常生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。表2.4AC-16密級配瀝青混凝土目標(biāo)配合比材料名稱10-20mm（碎石）5-10mm（碎石）石屑砂礦粉白灰最佳瀝青用量AC-16設(shè)計用量（%）2430227434.7第三章路用性能評價第一節(jié)高溫穩(wěn)定性SBS改性瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。瀝青混凝土路面在溫度較高的情況下或長時間承受交通荷載作用，路面會出現(xiàn)明顯的變形，其中不能彈性恢復(fù)的部分即通常所說的永久變形。3.1.1瀝青三大指標(biāo)試驗高溫穩(wěn)定性試驗：先將恒溫水槽調(diào)節(jié)到試驗要求的溫度25℃，保持穩(wěn)定，將時間放入水中2小時。將盛樣皿放在試驗溫度±0.1℃平底玻璃皿中的三腳支架上。使針尖恰好與試樣表面接觸。拉下刻度盤的拉桿，使與針連桿頂端輕輕接觸，調(diào)節(jié)刻度盤指針指示為零。開動秒表5s，用手緊壓按鈕，使標(biāo)準(zhǔn)針自動下落貫入試樣。拉下刻度盤拉桿與針連桿頂端接觸，讀取讀數(shù)，準(zhǔn)確至0.5(0.1mm)。同一試樣平行試驗至少3次，各測試點之間及與盛樣皿邊緣的距離不應(yīng)少于10mm。作為混合料配合比設(shè)計的輔助性試驗結(jié)果，以測定瀝青混合料的高溫抗車轍能力，該配合比設(shè)計采用最佳瀝青含量4.7%，密度2.504g/cm3，制作3組試件，平均動穩(wěn)定度結(jié)果為2865次/mm。見表3.1。表3.1高溫穩(wěn)定性試驗結(jié)果室內(nèi)試驗次數(shù)動穩(wěn)定度/(次/mm)123平均12760291529202865瀝青混合料是一種粘彈性材料，其強度和模量都隨溫度升高而急劇下降。隨著瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究的不斷深入，多數(shù)國家認(rèn)為用傳統(tǒng)的馬歇爾方法預(yù)估混合料高溫性能是不充分的，為此，采用車轍試驗來評價瀝青混合料的高溫性能。具體方法是將瀝青混合料用輪碾成型機制成300mm×300mm×50mm的板塊試件，在60℃的溫度條件下，以一個輪壓為0.7MPa的實心橡膠輪胎在其上行走，測量試件在變形穩(wěn)定期內(nèi)，每增加1mm變形需要行走的次數(shù)，稱為“動穩(wěn)定度”，它是評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的一個指標(biāo)，瀝青混凝土的車轍試驗結(jié)果見表3.2。表3.2SBS改性瀝青混合料車轍試驗結(jié)果實驗/級配馬歇爾穩(wěn)定度MS(kN)流值FL(mm)動穩(wěn)定度(次／mm)級配l14.063.045000級配215.822.885374級配319.312.435918于本試驗的材料和工藝條件，最大SBS含量建議不要大于6%。在車輪荷載的不斷碾壓下，顆粒則逐步向最穩(wěn)定的形態(tài)變化，漸漸地都平躺著，在這個過程中，混合料必然發(fā)生變形，這可能是集料較粗的混合料車轍深度較大的原因。級配3的馬歇爾穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度比級配1

與級配2的結(jié)果都大，且流值最小，即混合料的變形量小，說明SBS改性混合料級配要比一般混合料級配的性能好。因此，優(yōu)先考慮使用SBS改性級配是很有必要的。3.1.2馬歇爾試驗采用瀝青自動拌和鍋拌和瀝青混合料，馬歇爾自動擊實儀擊實，自動馬歇爾儀采集試驗數(shù)據(jù)。一般是按已有經(jīng)驗初步估算瀝青用量，然后以0.5％間隔變化油石比制備馬歇爾試件4組，每組4個試件。在試件制備過程中，礦料加熱溫度為180，改性瀝青加熱溫度為170，混合料拌和溫度為175，擊實溫度為155，擊實次數(shù)為兩面各75次。然后用馬歇爾試驗儀測定其穩(wěn)定度、流值、相對密度，分別繪制各項指標(biāo)的曲線。可同時滿足改性瀝青混凝土和普通瀝青混凝土的要求；試驗整個過程由微機控制，同時自動采集數(shù)據(jù)并進行動穩(wěn)定度計算。3.1.3級配對改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）并適當(dāng)修改，選定了修改的AC-16上限，AC-16中值，AC-16下限?；|(zhì)瀝青為克拉瑪依瀝青AH-90，添加5%SBS改性劑。（a）DS與級配的關(guān)系（b）RD與級配的關(guān)系（c）變形率與級配的關(guān)系圖3.1不同級配下車轍試驗曲線圖AC-16級配對改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響不大，基本能滿足我國的規(guī)范要求。在車輪荷載的不斷碾壓下，顆粒則逐步向最穩(wěn)定的形態(tài)變化，漸漸地都平躺著，在這個過程中，混合料必然發(fā)生變形，這可能是集料較粗的混合料車轍深度較大的原因。第二節(jié)水穩(wěn)定性瀝青混合料在浸水條件下，由于瀝青與石料的粘附性降低導(dǎo)致瀝青混合料的物理力學(xué)性能降低的程度稱作瀝青混合料的水穩(wěn)性。瀝青混合料的水穩(wěn)性不好容易導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生嚴(yán)重車轍、局部松散和坑槽等現(xiàn)象。通常用浸水馬歇爾試驗和真空飽水凍融后劈裂強度試驗來評價瀝青混合料的水穩(wěn)性。3.2.1浸水馬歇爾試驗SBS改性劑顆粒在拌和過程中受熱軟化，溶解在基質(zhì)瀝青中，然后在沖擊壓實過程填充粗集料骨架的較大空隙，使原本連通的孔隙數(shù)量減少，使水難以進入瀝青混合料內(nèi)，從而提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。將瀝青混合料在60℃的恒溫水浴中保溫48小時，然后測定其穩(wěn)定度，計算殘留穩(wěn)定度。浸水馬歇爾試驗要求試件兩組，每組試件包括3-5個，根據(jù)馬歇爾試驗的方法，對成型試件雙面打?qū)?0次。在60℃恒溫水浴中將兩組試件分別保溫30min～40min兩天。在本次試驗時，選用了SBS用量的范圍為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%五組用量，分別制備試件，進行浸水馬歇爾試驗，其中每個SBS用量進行三組平行試驗，通過試驗得到瀝青混合料的穩(wěn)定度及其誤差和隨著SBS用量的變化率，試驗結(jié)果如表3.3和圖3.2所示。表3.3瀝青混合料的浸水馬歇爾結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5浸水0.5h穩(wěn)定度/kN1011.411.212.211.712.4浸水48h穩(wěn)定度/kN8.6109.910.910.611.3殘留穩(wěn)定度/%85.1588.688.3989.3490.691.12圖3.2浸水馬歇爾試驗曲線圖從其殘留穩(wěn)定度比來看，SBS用量對瀝青混合料的水穩(wěn)定性影響現(xiàn)顯著，當(dāng)其從3.0%升高到5.5%時，殘留穩(wěn)定度比增長幅度為8%左右。表明SBS的加入可以有效地提高瀝青與石料間的粘結(jié)力，增大瀝青膜的抗剝落能力，因此隨著SBS摻量的增加，混合料的水穩(wěn)定性各項指標(biāo)有明顯的提高3.2.2凍融劈裂試驗凍融劈裂試驗?zāi)M了更為復(fù)雜的試驗環(huán)境，其在一定程度上更能模擬水穩(wěn)定性。對凍融試驗試件隨機進行分組，分為兩組。采用馬歇爾擊實儀雙面擊實各50次制作馬歇爾試件，然后分為兩組，一組在25℃水溫中浸泡2小時后，測定劈裂強度；第二組飽水過程如下：常溫下（約25℃）浸水20分鐘，0.09MPa真空下浸水15分鐘后恢復(fù)常壓，-18℃冰箱中置放16小時，60℃水浴中恒定24小時，25℃水中浸泡2小時后，測定劈裂強度，二者的比值即為殘留強度，其值越大，表示水穩(wěn)定性能越好。試驗時，選用了SBS用量的范圍為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%五組用量，分別制備試件，進行凍融劈裂試驗，通過試驗得到瀝青混合料的劈裂強度結(jié)果如表3.4和圖3.3所示。表3.4凍融劈裂試驗結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5凍融前劈裂強度/MPa0.690.680.710.680.800.77凍融后劈裂強度/MPa0.570.560.600.580.690.67凍融劈裂強度比/%82.6182.3584.5185.2986.2587.0l（a）劈裂強度變化（b）凍融劈裂強度比圖3.3凍融劈裂試驗結(jié)果從水穩(wěn)定性試驗結(jié)果可以看出：（1）采用改性瀝青之后，瀝青混合料的水穩(wěn)定性顯著增強，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強度均可以達到90%左右，而普通瀝青混合料的凍融劈裂殘留強度只能達到70～80%。（2）AC-20I型中粒式瀝青混凝土與抗滑表層瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗結(jié)果相差不大。（3）從凍融劈裂試驗結(jié)果可知瀝青混合料的劈裂強度和凍融劈裂強度比均隨著SBS用量呈現(xiàn)遞增的趨勢，當(dāng)用量從3.0%升高到5.5%時，瀝青混合料的凍融劈裂比增長幅度為7%左右，其增長幅度與浸水馬歇爾的殘留穩(wěn)定度比較為相似。第三節(jié)低溫穩(wěn)定性瀝青材料的溫度敏感性是決定瀝青使用時的工作性，以及應(yīng)用于路面中的服務(wù)性的重要指標(biāo)，也是瀝青路用性能指標(biāo)的核心。位于路面面層的瀝青結(jié)構(gòu)層，直接受到氣溫變化的影響，當(dāng)溫度下降時，瀝青面層就會產(chǎn)生收縮變形。同時瀝青混凝土具有應(yīng)力松弛性能，當(dāng)給瀝青混凝土一定的應(yīng)變時，由此產(chǎn)生的應(yīng)力會隨時間延長而松弛，在一般的溫度范圍內(nèi)，由溫度降低而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，會由于應(yīng)力松弛而減小，但是當(dāng)出現(xiàn)寒流或寒潮時，過快的降溫速率將使路面內(nèi)的應(yīng)力來不及松弛，出現(xiàn)過大的應(yīng)力積聚，待溫度應(yīng)力積累到超過瀝青混凝土的極限抗拉強度時，路面就會產(chǎn)生裂縫。在試驗時，選用了SBS用量的范圍為3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%五組用量，分別制備小梁試件，進行低溫彎曲試驗，其中每個SBS用量制作三個小梁試件進行平行試驗，通過試驗得到瀝青混合料的抗彎拉強度、彎拉應(yīng)變、破壞模量及破壞時的最大荷載及其誤差和隨著SBS用量的變化率，試驗結(jié)果如表3.5-表4.5和圖4.2-4.5所示。表3.5抗彎拉試驗結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5平均抗彎拉強度/MPa11.510.912.812.311.310.3標(biāo)準(zhǔn)誤差0.51.20.81.31.40.6抗彎拉強度變化量/（次/mm）0-0.61.30.8-0.2-1.2抗彎拉強度變化率/%0-5.2211.306.96-1.74-10.43圖3.4彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果表3.6彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5彎拉應(yīng)變/微應(yīng)變2738.92839.103039.92957.62870.452732.標(biāo)準(zhǔn)誤差38.539.443.75268.233.9彎拉應(yīng)變變化量/微應(yīng)變100.2301218.7131.55-6.8彎拉應(yīng)變變化率/%3.6610.997.984.80-0.25圖3.5彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果表3.7勁度模量試驗結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5勁度模量/MPa4223.6426142904213.545504358.9標(biāo)準(zhǔn)誤差37.638.242.85238.234.1勁度模量變化量/(次/mm)37.466.4-10.1326.4135.3勁度模量變化率/%0.891.57-0.247.733.20圖3.6勁度模量試驗結(jié)果表3.8破壞時最大荷載試驗結(jié)果SBS用量/%3.03.54.04.55.05.5最大荷載/kN1.41.491.571.521.521.37標(biāo)準(zhǔn)誤差0.060.10.080.120.130.11勁度模量變化量/(次/mm)00.090.170.120.1-0.03勁度模量變化率/%06.4312.148.578.57-2.14圖3.7破壞時最大荷載試驗結(jié)果從表中試驗結(jié)果和應(yīng)變比較圖中可以得出如下結(jié)論：（1）從彎曲強度看，遼河改性瀝青最好，北方改性瀝青次之，西太改性瀝青最差。（2）瀝青混合料的抗彎拉強度、極限彎拉應(yīng)變、彎曲勁度模量及破壞荷載試驗結(jié)果存在較大的偏差，表明低溫彎曲試驗不具備良好的可重復(fù)性，與瀝青的細(xì)觀構(gòu)造有關(guān)。但低溫彎曲試驗結(jié)果的平均值也可反映出大致的規(guī)律。（3）隨著改性劑劑量的增加，混合料的彎曲破壞應(yīng)變增大。（4）當(dāng)SBS用量較少時，瀝青結(jié)合料無法形成完整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，難以提供足夠的粘結(jié)力；當(dāng)SBS改性劑摻量過高時，如SBS摻量過大，瀝青結(jié)合料太粘稠，導(dǎo)致制備的混合料試件脆性加大，低溫彈性降低。（5）成品改性瀝青的低溫彎曲應(yīng)變指標(biāo)明顯好于現(xiàn)場制作的改性瀝青。從試驗可知，改性瀝青混合料的低溫性能在摻量3.0%～5.0%的范圍內(nèi)可以滿足研究區(qū)域氣候分區(qū)的低溫技術(shù)要求。再改范圍內(nèi)，當(dāng)SBS用量持續(xù)增多時，瀝青混合料的破壞應(yīng)變的變化趨勢先提高而后降低，破壞應(yīng)變存在著這樣的變化趨勢，但這種變化的幅度較小，其最大值也僅比3.0%的用量是的值提高了11%左右。第四章結(jié)論本文針對基質(zhì)瀝青混凝土路面存在著耐久性能不足的問題，主要對五種基質(zhì)瀝青和五種SBS改性瀝青進行了高溫性能，低溫性能和水穩(wěn)定性能的室內(nèi)試驗，對相應(yīng)性能的試驗指標(biāo)進行了分析。（1）通過試驗分析SBS對瀝青和瀝青混合料性能的影響，可知對于本次研究的瀝青混合料，SBS較為合理的用量為4.5%。（2）利用馬歇爾設(shè)計方法，采用了AC-20級配，對瀝青混合料的配合比設(shè)計流程進行了論述，并通過馬歇爾試驗方法對AC-20瀝青混合料的最佳油石比進行確定。（3）隨著SBS用量的提高，瀝青混合料的抗剪性能有所提升，但當(dāng)其超過一定5%的用量時，反而是的其抗剪性能降低?，F(xiàn)場生產(chǎn)出的SBS改性瀝青基本上都可以達到所制定的技術(shù)性能指標(biāo)的要求，說明根據(jù)室內(nèi)試驗所確定的控制標(biāo)準(zhǔn)基本上是合理的。但是也應(yīng)該注意到，不同單位采用相同的設(shè)備和材料生產(chǎn)出的改性瀝青還是有一定的差別，這說明各自設(shè)備的加工工藝有可能還未調(diào)整到最佳狀態(tài)，同時瀝青和改性劑供應(yīng)商不同批次、不同生產(chǎn)線所生產(chǎn)出的產(chǎn)品有可能不同，這也會給改性瀝青的質(zhì)量帶來一定的影響，因此現(xiàn)場加工改性瀝青時，應(yīng)該對原材料和加工工藝等各方面進行嚴(yán)格控制，才能保證最終生產(chǎn)的改性瀝青達到標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于時間較為緊促及本人水平的有限，本研究還不太深入，將還有待于深入和完善。本文只是對相同標(biāo)號的瀝青進行了路用性能的分析，沒有與不同標(biāo)號的瀝青進行對比分析。同時在研究過程中，對瀝青混合料的類型、級配的變化等因素的研究不足，在后續(xù)的研究中，應(yīng)重點進行分析。參考文獻[1]呂天華，章毅.布敦巖瀝青改性瀝青高溫動態(tài)流變性能研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報.2010(04)[2]吳漯，陶薇，楊彥昌.天然瀝青改性性能研究[J].科技信息.2010(19)[3]張恒龍，余劍英，郭慶華，張詠梅.TLA改性瀝青流變和老化性能的研究[J].石油瀝青.2010(03)[4]樊亮，林荔萍，申全軍，張燕燕.天然巖瀝青改性瀝青試驗研究及工藝優(yōu)化[J].華東公路.2010(01)[5]張清云，張宜芬.天然巖瀝青改性瀝青混合料設(shè)計與試驗研究[J].科技信息(科學(xué)教研).2015(12)[6]馬信哲，萬佳利.公路道路中改性瀝青新材料的應(yīng)用分析[J].科技展望.2017(13)[7]陳加干，王仕峰，王扣芹.膠粉基共混型熱塑性彈性體改性瀝青的制備與性能評價[J].