岩沥青/橡胶粉复合改性沥青混合料路用性能评价

王喆 孙亮

摘    要：本文采用岩沥青/橡胶粉作复合改性剂，优选AC-13矿料级配制备改性沥青混合料，进行了车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验，并与岩沥青改性沥青混合料及SBS改性沥青混合料的试验结果进行比较，对其路用性能进行试验研究与系统评价。研究结果表明：岩沥青/橡胶粉复合改性的沥青混合料的力学性能显著提高，并使岩沥青改性沥青低温性能不好的情况得到了改善，与SBS改性沥青相当。

关键词：天然岩沥青;路用性能;橡胶粉;复合改性剂

1  引言

随着国民经济高速发展，公路交通量迅猛增长，交通密度增大，车辆大型化、轴载重及渠化现象，对沥青混凝土路面提出了更高的要求，改性沥青得到了越来越广泛的应用。在各种物理、化学改性剂中，天然岩沥青以其与基质沥青良好的配伍性和生产便利性日益受到人们的关注。天然岩沥青改性技术由于其相对较低的材料价格，优异的抗车辙、抗水侵害、抗老化、高耐久性等性能特点，已经广泛的应用公路路面建设中，得到了广大公路工作着的认可。但岩沥青改性沥青混合料的低温性能不佳导致了其应用仅局限于我国南方地区，对于我国北方冬季气温较低的冬寒区应用受限。基于岩沥青改性沥青混合料的低温劣势，我们尝试加入橡胶粉与岩沥青进行复合改性，橡胶粉作为一种价格较为低廉的高分子聚合物沥青改性剂，可以显著提高混合料的低温抗裂性能。

2  原材料

2.1  基质沥青、天然岩沥青、SBS改性剂

2.1.1  基质沥青

基质沥青选用盘锦90#沥青，粘稠，无杂质，25℃试验温度下密度为1.024g/cm3。基质沥青的性能指标如表1所示。

2.1.2  青川岩沥青

本文采用山东青川天然岩沥青（NES呈黑褐色，粉末状），其化学构成为碳81.7%、氢7.5%、氧2.3%、氮1.95%、硫4.4%、铝1.1%、硅0.18%、及其他金属0.87%。青川天然岩沥青的性能指标见表2。

2.1.3  SBS

本文采用北京燕山石油化工股份有限公司的牌号为YH-4303星型SBS，S/B=30/70，相对分子质量约为3.5×105，白色多孔粒状结构。

2.2  改性沥青制备

2.2.1   天然岩沥青改性沥青的制备

选取天然岩沥青掺量为10%。首先将基质沥青加热至160℃～165℃，然后加入岩沥青改性剂，保持温度在160℃～165℃，搅拌2h，使改性剂均匀地分散于基质沥青中，制得成品改性沥青。

2.2.2   天然岩沥青/橡胶粉复合改性剂改性沥青的制备

将基质沥青加热到175～180℃，加入复合改性剂，搅拌0.5h～1h，使复合改性剂均匀地分散于基质沥青中，制得成品改性沥青。

2.2.3   SBS改性沥青的制备

SBS掺量为4%。将容器预热到（180±5）℃，在恒温条件下按比例加入基质沥青和改性剂，手工搅拌混合约30min，使SBS改性剂均匀地分散于基质沥青中，制得成品改性沥青。

3  混合料路用性能

本文分别对10%天然岩沥青掺量的沥青混合料、SBS改性的沥青混合料和岩沥青/橡胶粉复合改性的沥青混合料三种混合料进行了高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能进行了对比试验，试验结果见表3。

4  结论

（1）采用岩沥青/橡胶粉复合改性剂后，沥青混合料动稳定度较基质沥青有显著提高，高温抗车辙的效果非常明显。改性后混合料的动稳定度符合规范要求。

（2）从冻融劈裂强度比及残留稳定度结果可以看出，岩沥青/橡胶粉复合改性剂改性沥青混合料的冻融劈裂强度≥85%，残留稳定度≥90%，都明显高于基质沥青，表明岩沥青/橡胶粉复合改性剂改性沥青混合料具有良好的抗水损害能力。

（3）由低温试验结果可看出，掺入天然岩沥青/橡胶粉复合改性剂后，与岩沥青改性沥青混合料的低温破坏应变相比，増大了9%，较基质沥青增加了4.5%。说明岩沥青/橡胶粉复合改性沥青改善了岩沥青改性沥青的低温性能，可以有效地改善混合料的低温性能。

參考文献：

[1] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2003.

作者简介：

王喆，男，沈阳市政集团有限公司，技术员，工程师，从事市政材料技术研发与应用工作。

孙亮，男，沈阳市政集团有限公司，技术中心副主任，工程师，从事沥青混合料等材料技术研发工作。