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摘要：沥青混合料的施工温度主要包括拌合温度和压实温度，其制约着沥青混合料配比设计和路面质量控制，直接影响路用性能。因此，选择合理的改性沥青施工温度在路面施工中显得尤为重要。基于沥青的黏性温度特性研究，讨论了沥青流变特性及温度对粘度的影响，确定了沥青的粘性温度曲线。通过易性试验对沥青混合料进行稳定性分析，研究了沥青混合料的配比并确定了改性沥青的施工温度。设计实验对沥青成型温度进行研究，得出温度对沥青混合料路用性能的影响，为今后改性沥青施工温度的确定以及路用性能的研究。
关键词：改性沥青；施工温度；路用性能；
引言：沥青混合料的施工温度主要包括拌合温度和压实温度，其制约着沥青混合料配比设计和路面质量控制，直接影响路用性能。但是，改性沥青的黏度和流变特性与普通沥青有着较
大差异，如果仍采用马歇尔试验对其进行配比，其路用性能将大打折扣。因此，选择合理的改性沥青混合料配比设计和合适的施工温度显得尤为重要。但是，若改性沥青仍采取这种方法，其拌合温度将达到 200℃，讨论了沥青流变特性及温度对黏度的影响，确定了沥青的黏性温度曲线，研究了沥青混合料的配比并确定了改性沥青的施工温度。
一、改性沥青的涵义
1.1改性沥青的涵义
根据《公路改性沥青路面施工技术规范》，所谓改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结合料。为什么要对沥青进行改性呢?主要有两个方面的原因:从沥青的性能来讲，它是一种对度很敏感的材料，随着度的变化其状态和性能都将发生变化。度升高时沥青会变软、变稀，粘结力下降，度下降时会变稠、变硬、变脆，丧失粘结力。这种性能对沥青的使用是很不利的，在夏季或气候炎热的地区，在重载的作用下沥青路面易形成车辙；在冬季或寒冷的地区，沥青路面易出现裂缝。这些问题的出现，不仅使路面的使用状态变坏，而且要大大缩短路面的使用寿。从客观需要看，现代公路交通，特别是高速公路对沥青路面的要求越来越高，现代交通的特点是交通量大、载重量大、行车速度大，所以要求路面承载能力大、耐久性好并具有良好的表面状况。我国的石油大多属于石蜡基，用其提炼加工出来的沥青一般性能较差、标号较低，难以满足上述要求。改性沥青的目的就是要改善沥青的感性，提高软化点，降低脆点，扩大改性沥青混凝土路面高不软、低不裂的度范围，并具有较高的强度，从而大大延长使用寿，获得良好的经济效益和会效益。
二、黏温曲线确定施工温度
2.1 黏度测试
采用某基质石油沥青 70 # ，90 # ，110 # ，130 # 和对90 # 基质沥青进行改性后的 SBS －Ⅰ，SBS －Ⅱ，SBS － Ⅲ和 SBS － Ⅳ等 4 种改性沥青作为研究对象． 由于沥青混合料拌和与压实通常在 100 ～180 ℃，本试验测试沥青黏度的温度设定为 110，130，150 和 170 ℃，试验采用旋转黏度仪测试沥青黏度． 黏度测试结果见表 1，2．
由表 1 可知:在相同温度下，基质沥青黏度随沥青标号的增大而减小，在110 ℃时表现较为明显;沥青黏度随温度升高而逐渐降低，且在温度为 110 ～130 ℃时下降较快，说明基质沥青在该温度范围内的温度敏感性较大，随温度升高温度敏感性降低．
由表 2 可知:改性沥青黏度在相同温度下明显高于基质沥青，说明改性剂的加入使沥青的流变性能发生了改变;随着温度的升高，改性沥青的黏度也呈下降趋势，在温度为 130 ～ 150 ℃时下降最快，改性沥青在该温度范围内的温度敏感性最大．
2.2 施工温度的确定
JTG F40—2004 中规定普通沥青是采用黏度为(0． 17 ±0． 02)Pa?s 和(0． 28 ±0． 03)Pa?s 所对应的温度作为沥青混合料的拌和与压实温度． 本研究对基质和改性沥青黏度测试结果进行数学回归分析，绘制黏温曲线，以对 SBS 改性沥青确定其施工温度，基质沥青的拌和温度为 150 ～ 160 ℃742时，沥青的老化不明显，因而对路用性能的影响不大． SBS 改性沥青按黏度为(0． 17 ± 0． 02)Pa?s 时确定的拌和温度全部在185 ℃以上，SBS －Ⅰ甚至达到197 ℃，沥青在此拌和温度下会迅速老化，拌锅内出现大量的黑烟，将严重影响沥青混合料的路用性能． SBS 改性沥青按黏度为(0． 28 ± 0． 03)Pa?s 时确定压实温度在 170 ℃以上，SBS －Ⅰ的压实温度达到182 ℃，沥青混合料在摊铺时温度下降较快，往往难以在该压实温度下完成碾压．综上，基质沥青根据黏温曲线所确定的施工温度较为合理，而改性沥青由黏温曲线确定的拌和与压实温度较高，混合料性能受到影响，且难以在施工中实现． 因而，对于改性沥青施工温度的确定，需要重新考虑其温度与黏度之间关联．
三、高温性能试验
车辙试验的试验温度与轮压可根据有关规定和需要选用。本试验法依照我国绝大多数地区的温度条件，试验温度及轮压分别采用规范规定的60℃，0.7MPa和具有代表性的70℃，1.0MPa。根据需要，计算动稳定度的时间原则上为试验开始后45min～60min之间。试验步骤参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）的T0719-1993试验方法进行。
各种改性剂沥青混合料符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）热拌沥青混合料车辙试验技术标准。掺加改性剂后的高模量沥青混合料的高温抗车辙性能远高于普通70号沥青混合料高温抗车辙性能。车辙试验结果表明：在基质沥青的基础上掺加各种改性剂后，改性沥青混合料的动稳定度均有大幅度的提升。60℃，0.7MPa下，PR.M的动稳定度提高最多，后依次为RA、SBS；而70℃，1.0MPa下表现RA与PR.M的动稳定度相差不大。考虑到上述车辙试验中RA和PR.M的掺量不同导致试验结果的不同，根据交通运输部公路科学研究院的规定，在相同掺量（均为0.3%）下的RA和PR.M高模量沥青混合料进行车辙试验。同等掺量下，添加RA高模量剂的沥青混合料的抗车辙性能优于添加PR.M高模量剂的沥青混合料。
四、水稳定性试验
4.1浸水马歇尔试验
浸水马歇尔试验方法与标准马歇尔试验方法的不同之处在于，试件在已达规定温度恒温水槽中的保温时间为48h，其余均与标准马歇尔试验方法相同。
掺加各种沥青改性剂的沥青混合料残留稳定度均有明显的提升， PR.M的沥青混合料的残留稳定度最大，其抗车辙性能得到改善。
4.1冻融劈裂试验
冻融劈裂试验方法适用于在规定条件下对沥青混合料进行冻融循环，测定混合料试件在受到水损害前后的强度比，以评价沥青混合料水稳定性。按本规程T0702方法制作圆柱体试件。用马歇尔击实仪双面击实各50次，试验温度为25℃，加载速率为50mm/min。试件尺寸应符合直径101.6mm±0.25mm，63.5mm±1.3mm的要求。集料公称最大粒径不得大于26.5mm。
掺加各种沥青改性剂的沥青混合料冻融劈裂强度比均有明显的提升，PR.M的沥青混合料的冻融劈裂强度比最大，水稳定性最好。
五、低温性能试验
5.1低温小梁弯曲试验
试验温度和加载速率根据有关规定和需要选用，用于评价沥青混合料低温拉伸性能时采用试验温度-10℃±0.5℃，加载速率宜为50mm/min。适用于由轮碾成型后切制的长250mm±2.0mm，宽30mm±2.0mm，高35mm±2.0mm的棱柱体小梁，其跨径为200mm±0.5mm。一块300mm×300mm×50mm的板块最多可切制8根试件。在低温小梁试验中，70#普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料的抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲劲度模量的指标具有明显的优越性，具有较好的低温抗裂性。
在基质沥青混合料中分别掺加RA和PR.M改性剂后，其低温抗裂性能明显下降，但RA沥青混合料的劲度模量接近于70#普通沥青混合料。
5.2最后结论
（1）通过车辙试验较好地评价了70#普通沥青、SBS成品改性沥青、PR.M、RA四类改性沥青混合料的高温抗车辙能力。
（2）通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验较好地评价了70#普通沥青、SBS成品改性沥青、PR.M、RA五类改性沥青混合料的水稳定性，掺加各种沥青改性剂的沥青混合料残留稳定度比及冻融劈裂强度比均高于基质沥青。
（3）通过低温小梁弯曲试验较好地评价了70#普通沥青、SBS成品改性沥青、PR.M、RA四类改性沥青混合料的低温抗裂性能。
结束语：
沥青混合料的施工温度主要包括拌合温度和压实温度，其制约着沥青混合料配比设计和路面质量控制，直接影响路用性能。从沥青的黏性温度特性研究出发，讨论了沥青流变特性及温度对黏度的影响，确定了沥青的黏性温度曲线，研究了沥青混合料的配比并确定了改性沥青的施工温度。
参考文献：
[1]张立强, 改性沥青拌和与压实温度的确定. 2015.6
[2]魏建国.温拌沥青混合料施工温度确定方法. 2016.2
[3]王春明.改性沥青混合料试验性能研究 2014.9
[4]]臧俊玲.温拌沥青混凝土施工工艺探 2017.6
论文作者:祝黎明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/22
标签：沥青论文; 温度论文; 改性沥青论文; 黏度论文; 性能论文; 车辙论文; 基质论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;