摘要：沥青路面开裂是寒冷地区广泛存在的问题，在温度骤降、极端低温、或温差较大地区，沥青路面会由于温度应力的作用而产生裂缝。低温缩裂在我国北方地区是十分普遍的，它的产生严重危害道路的使用寿命和质量，是沥青路面的主要破坏形式之一。为了改善沥青的低温性能, 通常采用聚合物对基质沥青进行改性, 可使其低温性能得以明显改善。
关键词：路面开裂；低温缩裂；聚合物改性
一、沥青低温性能评价现状
沥青的低温性能是影响沥青混合料低温性能的关键因素[1]。对于沥青而言，在较低的温度条件下，其物理力学性能随存放时间或使用时间而变化，即发生了物理硬化或物理老化[2]。物理硬化将使沥青由延性破坏转变为脆性破坏，致使其在较低应力水平下产生失效破坏。
（一）现行沥青低温评价方法
沥青路面低温开裂与沥青结合料的低温抗裂性能密切相关。我国现行规范以5 ℃延度作为沥青低温抗裂性能的评价指标, 但延度试验指标仍然是经验型指标，存在以下主要缺陷:
1、试验温度与寒冷地区的实际环境温度不一致,如5 ℃等温度下的延度值实际反映的仍是沥青的塑性变形能力, 与沥青结合料的低温抗裂性关系如何一直备受争议。
2、沥青路面开裂与沥青老化有关, 而现有延度试验没能体现这一点。
3、延度试验只反映了沥青的变形能力, 没能体现沥青的蠕变松弛性能。
Superpave试验规范提出将沥青的劲度模量和松弛性能(劲度模量随时间变化的斜率m)作为评价沥青低温性能的核心指标的BBR实验。与常规的各种评价方法相比，它从根本上改变了现行试验方法和规范的纯经验试验模式，从而避免了由此带来的评价结果的局限性。
（二）沥青低温性能研究的不足
目前中国在改性沥青低温性能方面的研究多集中在优化配伍性以及改性方式上，而针对低温地区沥青的评价方法、指标选用仍存在严重不足，有大量的改性沥青未进行评价，在对低温性能的各影响因素（如改性剂种类、改性剂掺量、添加剂等）的认识上还存在盲区，导致工程应用和后期养护的成本较高。目前，SBS类复合类改性沥青是我国乃至世界.上应用最多的一种改性沥青，它能够明显改善沥青的高温性能是众所周知的。相比之下，其在改善低温性能方面的应用却少很多，而且即使是已经应用SBS类复合改性沥青的路段，在选用基质沥青和改性剂方面也很混乱，对其选用原则没有一个正确的认识。这是由于一方面我们对SBS类复合改性沥青的低温硬化性能的研究还很少，而且还没有系统的研究;另一方面目前我们还没有一个合适的用于评价改性沥青低温硬化性能的体系。这两个方面都限制了SBS类复合改性沥青在寒冷地区的应用，也影响了寒冷地区道路事业的发展。
二、复合改性沥青的制备及低温评价试验
为了改善沥青的低温性能, 通常采用聚合物对基质沥青进行改性, 可使其低温性能得以明显改善。目前常用的道路沥青主要有SBS改性沥青，胶粉改性沥青以及聚合物复合改性沥青等,其中乙烯-辛烯共聚物POE与SBS复合改性沥青和六甲基磷酸三酰胺HPT与SBS复合改性沥青是目前路面常用的复合改性沥青。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆POE改性剂兼具辛烯的柔软链卷曲结构和乙烯链的结晶结构，既有优异的韧性又有良好的加工性，因而具有优异的力学性能、流变性能、抗紫外线性能和耐化学老化性能。HPT改性剂为聚氯乙烯的光稳定剂，作为改性剂可以使沥青的防老化性能优良，同时显著提高其耐候性和耐寒性，又可降低加工温度10℃。
（一）复合改性沥青的制备
首先制备SBS改性沥青，将基质沥青加热到135-145℃，加入抽出油，将准备好的改性剂SBS缓慢的加入沥青中，搅拌溶胀15分钟，待温度到达175-180℃时，将剪切机的转速调制3500r/min，剪切30分钟左右，至玻璃棒上无明显颗粒状，留取部分SBS改性沥青作为对照组。在SBS改性沥青中加入之前称量好的高分子聚合物POE，将剪切机转速调制4000r/min，再剪切30分钟左右，至无明显颗粒状。将沥青移至搅拌机下，加入一定量的交联剂硫磺，温度保持不变，低速搅拌30-40分钟，则POE/SBS复合改性沥青制备完成。
HPT/SBS复合改性沥青与POE/SBS复合改性沥青制备流程、温度和时间都相同。
（二）改性沥青低温性能试验
SBS改性沥青及复合改性沥青制备结束后，做三大指标检测，然后将沥青经过旋转薄膜烘箱实验（RTFOT）模拟沥青在施工拌和过程中的热老化，将老化后的沥青再做老化针入度和老化延度与老化前对比。再经过长期老化实验（PAV）模拟沥青路面的使用老化，对PAV后的沥青在-12℃、-18℃和-24℃温度下，最后再用低温弯曲梁流变仪试验（BBR）对SBS改性沥青、POE/SBS复合改性沥青和HPT/SBS复合改性沥青测其低温性能指标劲度模量值S和蠕变速率m。
三、基于BBR实验的沥青低温性能分析
通过BBR试验得到的数据分析研究不同聚合物改性剂即POE和HPT作为外掺剂对SBS改性沥青低温硬化性能的影响，以SBS改性沥青的试验指标作为对照组，通过对比发现：在SBS改性沥青中加入不同的的聚合物改性剂得到的复合改性沥青的蠕变速率m与SBS改性沥青相比在数值上都呈现减小的趋势，说明POE/SBS复合改性沥青和HPT/SBS复合改性沥青相较于SBS改性沥青，其低温性能得到明显提升。随着试验温度的降低，低温劲度模量S逐渐增大，说明随着温度的降低，沥青的应力松弛性能降低，从而导致沥青的低温抗开裂性能有所下降。
此外，在相同的温度条件下，HPT/SBS复合改性沥青的劲度模量S值均小于POE/SBS复合改性沥青，说明掺入不同类型的聚合物改性剂对于SBS改性沥青的抗老化性能具有一定的影响，相比之下聚合物HPT的影响效果更明显。在相应的蠕变速率数值上POE/SBS复合改性沥青明显小于HPT/SBS复合改性沥青,可能是由于HPT聚合物分子结构中不含不饱和C=C双键和长支链分子结构，从而使得HPT/SBS复合改性沥青比POE/SBS复合改性沥青的耐老化性能更好。
四、结论
在中国基础设施建设如火如荼进行的今天，路面的低温病害成为研究的重点，使用SBS聚合物改性沥青已难以满足现有道路使用要求，而采用HPT/SBS复合改性沥青和POE/SBS复合改性沥青都可以更好的满足技术要求。
参考文献
[1]马峰,董文豪,傅珍,等.基于流变学的SEBS/橡胶粉复合改性沥青低温性能研究[J].功能材料,2019,50(06):6083-6087.
[2]于江,赵群,叶奋,等.热老化作用下橡胶改性沥青低温流变性能[J].西南交通大学学报,2019:1-7.
论文作者:史福泉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：沥青论文; 低温论文; 改性沥青论文; 性能论文; 聚合物论文; 温度论文; 评价论文; 《基层建设》2019年第19期论文;