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國家公路發(fā)展迅速，而瀝青路面因其獨特的性能被廣泛使用，瀝青用量也日趨增加，對其性能要求逐漸苛刻。聚合物改性瀝青是鋪筑高等級道路路面的理想材料，已成為公路界的共識。通過橡塑材料改性的瀝青，其高溫和低溫性能較普通瀝青有很大的提高，目前所用改性劑主要是SBR和SBS兩種，而規(guī)模生產(chǎn)的改性乳化瀝青卻只有SBR改性乳化瀝青，雖改性效果單一，但其生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，低等級公路使用SBR改性乳化瀝青，可以提高路面質(zhì)量、延長使用壽命；而SBS改性瀝青具有高黏度和難乳化的特點，難以得到穩(wěn)定的SBS改性乳化瀝青液，但SBS能夠提高瀝清的高溫性能，抗老化能力和抗疲勞性能，目前被最廣泛使用。又基于對改性乳化瀝青的研究，本試驗提出了SBS-SBR復合改性乳化瀝青，對其混合料進行耐久性研究。
乳化瀝青的制備
a)把90號基質(zhì)瀝青加熱到180-190℃左右，加入SBS改性劑，攪拌20min，加入助劑，經(jīng)高速剪切器剪切不少于1h，加入SBS改性瀝青穩(wěn)定劑反應15min，制得SBS改性瀝青；在熱水中加入乳化劑，再加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.5-2.5，加入乳液復合穩(wěn)定劑氯化鈣和聚乙烯醇，從而制得皂液，在60-70℃下保溫10min。將皂液和SBS改性瀝青一同加入到膠體磨中制成SBS改性乳化瀝青。
b)在65'℃熱水中加入乳化劑，然后加入SBR膠乳改性劑，最后加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值到1.5-2.5，攪拌均勻，加入氯化鈣和聚乙烯醇，制得皂液。把皂液和基質(zhì)瀝青分別裝入乳化設備中經(jīng)膠體磨乳化得成品SBR改性乳化瀝青。
c)SBS改性乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青在160-180℃內(nèi)高速剪切0.5h即可形成SBS-SBR復合改性乳化瀝青。
試驗材料和方法
首先進行改性乳化瀝青常規(guī)性能試驗對比，然后進行混合料試驗。采用AC-13連續(xù)級配，按照馬歇爾設計方法進行設計，所示改性乳化瀝青用量為5.1%，利用國產(chǎn)輪碾成型機成型車轍板試件，利用馬歇爾擊實儀成型馬歇爾試件。在60℃下進行漢堡車轍試驗，漢堡車轍試驗在碾壓輪行走完20000次或者試件最大變形達到20mm時停止，用車轍變形率指標來評價混合料的高溫車轍性能。然后進行48h的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗以檢驗復合改性乳化瀝青混合料的水穩(wěn)定性。在-10℃低溫劈裂試驗研究改性瀝青混合料的低溫劈裂強度、勁度模量以及變形能力等力學指標，并分析其對瀝青混合料的低溫抗裂性能的改善作用。復合改性瀝青BBR試驗研究，主要是通過量測瀝青結(jié)合料在路面最低設計溫度下的蠕變勁度S和蠕變速率m來反映瀝青結(jié)合料的抗低溫開裂特性。
試驗
三種改性乳化瀝青常規(guī)性能。在試驗條件均相同的試驗條件下，比較SBS改性乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青、SBS-SBR復合改性乳化瀝青的性能指標。比較結(jié)果可以看出，試驗條件相同時，軟化點的大小順序為SBR改性瀝青
高溫性能。在60℃下進行漢堡車轍試驗。由試驗結(jié)果可以看出，90號基質(zhì)瀝青混合料碾壓次數(shù)最少，但是其車轍變形率最大，抗車轍性能最差，那么高溫穩(wěn)定性最不好；SBS改性瀝青混合料的車轍變形率最小，說明其高溫穩(wěn)定性最好，SBS改性乳化瀝青可以顯著提高瀝青、混合料的高溫穩(wěn)定性；SBR和SBS-SBR改性瀝青混合料車轍變形率居中，說明加入SBR和SBS改性劑能提高混合料的抗車轍能力，提高其高溫穩(wěn)定性。
低溫性能檢驗。BBR瀝青結(jié)合料三點簡支梁彎曲試驗通過量測瀝青結(jié)合料在路面最低設計溫度下的蠕變勁度S和蠕變速率m來反映瀝青結(jié)合料的抗低溫開裂特性。試驗在-18℃下進行。試驗結(jié)果表明，四種瀝青低溫勁度模量S的大小順序為：SBR改性瀝青
水穩(wěn)定性。采用不同的老化方法對瀝青混合料進行短期老化和長期老化，然后進行凍融劈裂試驗，分析瀝青混合料的水穩(wěn)定性。對于短期老化試件，先將拌和均勻的松散混合料置于135℃烘箱內(nèi)加熱4h，然后逐個成型；對于長期老化試件，則將成型試件置于85℃烘箱內(nèi)老化5d成型試件，在-20℃下冰凍16h后在60℃水域中保溫24h，然后在25℃、50mm/min加載速度下測試其劈裂抗拉強度；又對成型馬歇爾試件進行48h的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗。
由試驗結(jié)果可得知，一次凍融劈裂抗拉強度要低于凍融前的凍融劈裂強度，表明混合料經(jīng)過凍融循環(huán)后，其性能下降，水溫度性降低；短期老化后的抗拉強度比要大于原樣瀝青和長期老化后的抗拉強度比，這是因為剛成型后的試件性能逐漸增強，但是經(jīng)過一次凍融劈裂循環(huán)，在水的作用下，其性能下降；原樣瀝青、短期老化、長期老化的混合料無論是否經(jīng)過凍融劈裂，其強度是逐漸增大的。劈裂強度大小順序為SBS改性瀝青>SBS-SBR復合改性瀝青>SBR改性瀝青>90號基質(zhì)瀝青，可以看出，在級配相同的情況下，無論對瀝青混合料是否進行老化處理，改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性都要強于基質(zhì)瀝青混合料，SBS-SBR復合改性瀝青的水穩(wěn)定性處在SBS改性瀝青和SBR改性瀝青之間，SBS-SBR復合改性瀝青改善了其水穩(wěn)定性，而對于瀝青混合料的水穩(wěn)性，瀝青的性質(zhì)影響很大，尤其是瀝青的感溫性，瀝青的黏結(jié)性及瀝青與集料的黏附性，這些影響因素互相關聯(lián)影響瀝青的低溫性能和水穩(wěn)定性，但改性瀝青無論在與石料的黏附性方面，還是在感溫性方面，都要比基質(zhì)瀝青要好。從劈裂強度的角度來看，短期老化試件在成型過程中，松散混合料置于135℃烘箱內(nèi)加熱了4h，雖然在這4h內(nèi)，礦料表面瀝青膜經(jīng)受了一定程度的老化，性質(zhì)會有所改變，如針入度，延度下降、軟化點升高，以及瀝青膜會變的更加黏稠，但是從瀝青和礦料相互作用或吸附角度來看，瀝青在較高溫度低黏度狀態(tài)下保持一段時間，有利于增強瀝青與礦料表面結(jié)構(gòu)的微孔吸附作用，促使瀝青與礦料界面成鍵，從而增強瀝青與礦料的黏附性，所以，短期老化過程雖然使瀝青受到一定程度老化，但是瀝青輕微老化后黏結(jié)力有所增強，加之瀝青和礦料之間的黏附性在這一過程中獲得提高，從而提高了瀝青混凝土的黏聚力，這一現(xiàn)象反映在強度特性上即短期老化試件劈裂強度相對較高。同時也可以說明，適度的老化可以提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，過量的老化會使瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低。從劈裂強度試驗可以看出，普通瀝青混合料和改性瀝青混合料都滿足規(guī)范的要求，SBR和SBS改性乳化瀝青混合料比基質(zhì)瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度要高，從殘留穩(wěn)定度這一指標來看，SBS、SBR改性劑|有助于改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性，SBS-SBR復合乳化改性瀝青的改善效果最為明顯，達到94.5%。乳化SBS-SBR復合改性瀝青改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性，這也為使用乳化SBS-SBR復合改性瀝青做黏結(jié)料提供了理論依據(jù)。
