SamPave改性沥青胶结料性能评价研究*
王永，粟威2.3
（1.河南交通职业技术学院，河南郑州450000：2.长沙理工大学公路养护技术国家工程实验室，湖南长沙410076：3.河南省交通科学技术研究院有限公司，河南郑州450006）
[摘要]为研究评价SamPave沥青胶浆性能，使其能够改善应力吸收层性能，利用沥青结合料常规试验、测力延度 试验等测试了SamPave胶浆低温拉伸性能及感温性能，分析了粉胶比对不同性能指标的影响.结果显示，随粉胶比增加，针入度、延度及弹性恢复率降低，软化点提高：拉伸荷载峰值、拉伸劲度呈增加趋势，面拉伸断裂能呈先增加后降低状态：掺加矿粉降低了胶浆的感温性，但是改善幅度受矿粉用量影响.可见，合理的粉胶比能够显著提高胶浆性能，推荐粉胶比0.9~1.3范围作为SamPave应力吸收层合理用量.
[关键词]道路工程：应力吸收层：浙青胶浆：粉胶比：测力延度：黏温特性
[中图分类号】U414.1 [文献标识码]A[文章编号】1002-8498（2016）12-0066-05
Research onPerformance Evaluation ofSamPave Modified BituminousBinder
Wang Yong' Li Wei?
(1. He* nan Vocational and Technical College of Communications Zhengzhou He' nan 45000 China;2. State Enginering Laboratory of Highway Maintenance Technology Changsha Unisersity of Science & Technology Changsho Hs* nan410076 Chins; 3. He* nan TransportarionResearch Institute Co. Lad. Zhengzhou He′nan450006 China)
Abstract: In order to study of the performance evaluation of Sam Pave modified bituminous binder improving the stress absorbing layer properties Sam Pave modified bituminous binder low temperaturetensile properties and thermal properties are tested by using asphalt binder routine test foree-ductilityetc which analyzed the influence of fller-bitumen ratio on the different performance indexes. Resultshows that penetration ductility and elastic recovery rate is reduced softening point increase with thefracture can first increase and then decrease state. Mineral powder reduces the temperature susceptibility increase of ratio rubber powder peak tensile load and the tensile stiffness increased while the tensileof bituminous binder but has improved by mineral powder dosage effect. Visible reasonable filler-bitumen ratio can significantly improve the performance of bituminous binder. Remend fille-bitumenratio from 0. 9 to 1. 3 range as a reasonable dosage of Sam Pave stress-absorbing membrane interlayer.
Key words;roads engineering; stress absorbing layer; asphalt; fller-bitumen ratio force dutility;viscosity-temperature characteristics
SHRP研究均认为沥青胶浆对混合料的各项性能有应力吸收层是解决刚性、半刚性基层沥青路面着重要影响，尤其对低温抗裂性能的贡献率为因温缩、干缩而引起早期反射裂缝的重要措施之87%[3].因此，以矿粉填料为分散相的沥青胶浆一.能够有效延缓或解决早期裂缝的关键是优良介质中的微分散系-沥青对富沥青应力吸收层沥青 混合料性能的影响举足轻重.目前沥青胶浆性能常用的评价方法均是现有沥青结合料测试方法.但由于受到技术水平、检测设备、方法等限制，对SamPave沥青胶浆的性能缺乏系统研究.为此，结合国内外现有的沥青胶结料研究成果，对SamPave
0引言
改性沥青结合料及混合料性能.现代胶浆理论及
沥青胶结料性能指标开展深人的研究，提出合理的粉胶比范围，为SamPave混合料配合比设计提供 参考.
1试验方法
SamPave特种改性沥青由基质沥青、多种聚合物及添加剂复合而成，有别于常规改性沥青，主要法对SamPave沥青胶浆进行性能分析.详细试验 应用于路面应力吸收层.本文采用创新型试验方方法如下.
围1针入度随粉胶比的变化Fig. 1 Penetration ratio changes with filler-bitumen ratio
1.6，针人度降低了60.1%，基本呈线性下降趋势， 二者相关性为92.7%.
1）原材料选用70号沥青、高分子聚合物、增塑剂等改性剂及石灰岩矿粉，按照《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006《沥青及沥青混合料试验规程）JTGE20-2011要求利用小型高速剪切机对其 进行改性，制作成品SamPave沥青，并验证其常规指标，并满足要求；然后进行不同粉胶比沥青胶浆制作.
2）粉胶比变化同样对延度也存在影响，但影响程度高于针入度（见图2）.随粉胶比增加延度呈不同状态的下降趋势.延度在粉胶比0.9~1.4范围内下降缓慢，在0~0.9或>1.6时，下降趋势急剧 增加.
2）依据沥青常规试验方法对SamPave沥青胶浆进行黏度等常规指标和弹性恢复试验：粉胶比取 值分别为0%，0.4%，0.8%，0.9%，1.1%，1.3%，1.4%和1.6%.
图2延度随粉胶比变化Fig. 2 Ductility changes with filler-bitumen ratio
3）利用测力延度试验对SamPave沥青胶浆进行低温拉伸性能测试，温度选择5℃，拉伸速度5cm/min，浇筑试模采用与弹性恢复试验相同条形试模.
随湿度的降低，粉胶比对廷度影响越来越严重，温度降低提高了沥青胶浆硬度，降低了胶浆的 抗裂性，说明低温环境对胶浆抗裂不利.温度越低，粉胶比与延度之间的相关性越好，5，10，15℃时二者的相关系数分别为0.9822，0.9555，0.9135.由此可见，SamPave胶浆中矿粉的合理分布对其性能具有显著影响.
2SamPave沥青胶浆常规指标分析
文献[4-6]指出常温条件下，胶浆中由于矿粉的重力沉淀效应对胶结料均匀性影响可忽略不计.目前，我国对沥青胶浆性能评价并没有统一切实可方法.由于SamPave沥青胶浆在结构和功能上的 行的规范标准，大部分局限于高校、地方性的评价特殊性，笔者分析了SamPave沥青胶浆针人度、软化点、延度和弹性恢复等性能，尝试从常规指标分析粉胶比对其性能影响，试验结果如表1所示.
3）随粉胶比增加，SamPave沥青胶浆软化点呈增加趋势，软化点测试反映了沥青胶浆热稳定性.对于SamPave应力吸收层而言，沥青含量较多，需增加矿粉的含量以提高混合料强度及稳定性能.15.5%，但在0.9~1.4，软化点增加缓慢，尽管持续 根据图3可知，粉胶比在1.6时，软化温度提高了提高矿粉含量，沥青胶浆的黏度和稠度也增加，但
1）粉胶比对胶浆针人度有显著影响，随粉胶比量的增加提高了胶浆的劲度.粉胶比从0增加至 增加，针人度降低（见图1）.说明沥青胶浆矿粉含
表1粉胶比对针入度、延度、软化点及弹性恢复的影响
Table 1The infuence of filler-bitumen ratio on the properties of asphalt
材料特性 粉胶比针入度（25℃，0.01mm） 0 67.5 0.4 56.4 0.8 55.3 0.9 49.2 1.1 1.3 1.4 1.65° 83.77 95.6 25.23 12.44 9.18 5.98 4.56 45.9 44.5 4.28 2.86 38延度/cm 10° 15 145.65 152.39 73.45 86.14 56.97 78.48 44.01 65.67 28.21 62. 36 52.16 17.46 11.26 50. 52 28.74 9.25软化点/℃ 82 87 87.6 90.8 91.3 91.6 92.2 94.7弹性恢复率/% 98.9 95.15 94. 91 93.81 90. 93 89.87 87. 57 84. 13
万方数据
粉胶比的影响不是很显著.说明粉胶比对混合料 高温稳定性能影响具有一定限制；沥青胶浆的离析性密度差随粉胶比的增加而加大，软化点下降速率加快，对温度产生一定的影响.
图3软化点随粉胶比变化Fig.3 Softening point changes withfiller-bitumen ratio
4）粉胶比显著影响SamPave沥青胶浆弹性恢复性能，降低了恢复变形能力.粉胶比从0~1.4，弹性恢复率下降了14.9%；而粉胶比在0~0.9，弹 性恢复率降低了5%，在>1.1之后降低幅度较大，其值1.3后，变化幅度又提高.同时，也反映出粉胶比在0.9~1.1范围内拉伸 荷载峰值较稳定.对于相应峰值位移变化却相反，随粉胶比增加呈不同幅度的下降趋势.在0-1.6内，峰值位移降低了约53%.拉伸荷载峰值位移在粉胶比1.1附近出现局部峰值，该粉胶比下沥青胶浆具有较优良的抗拉伸形变能力.
4SamPave沥青胶浆黏温特性分析
4.1粉胶比对胶浆黏度的影响
采用布氏黏度计对SamPave沥青胶浆试验，研究粉胶比、温度对其黏度的影响，试验结果如表3 所示.
变形之间呈现非线性关系.文献[7]定义拉伸劲度 2)SamPave沥青胶浆属于黏塑性材料，在应力-为拉伸荷载-位移曲线中从拉伸起点到荷载峰值的拟合直线的斜率，能够准确描述沥青胶浆从开始拉伸至峰值之间的应力-变形特性.随粉胶比增加，拉伸劲度呈增加趋势.粉胶比在0-1.6范围内，拉伸 劲度呈现3种增加趋势，整体而言提高了7.7倍.例如，在0~0.8内，拉伸劲度增加幅度较大，提高了约3.55倍，在0.8~1.3内提高了0.23倍，说明矿粉显著提高了SamPave沥青胶浆抗变形能力，在0.8~1.3的抗变形能力较稳定，有利于沥青混合料 性能.
通过对表3、图8不同粉胶比下黏度数据分析可知如下结论.
Fig.8Influence of temperature on asphalt 图8温度对沥青胶浆黏度的影响paste viscosity
1）矿粉增加，SamPave沥青胶浆黏度显著增加，且黏度在粉胶比1.3时出现急剧增加趋势.整体上看，粉胶比从0~1.6，135℃时黏度提高了28.1倍，155℃时提高了20.5倍，175℃时提高了15.5 倍.黏度与粉胶比之间呈指数关系（见式（1）），回归系数如表4所示.
最大拉伸长度变化趋势与延度数据类似，随粉胶比增加呈不同程度下降趋势.在0.8~1.3范围内，最大拉伸长度变化相对较稳定，>1.3后呈线性下降.说明矿粉促使了胶浆的延伸性降低，粉胶比 的合理取值对低温性能有重要作用.
3）拉伸断裂能指拉伸变形曲线与坐标轴围成的面积，反映荷载拉伸胶浆试样所做的功.SamPave沥青胶浆拉伸断裂能曲线如图7所示，呈抛物线分布，相关系数为0.905.可以看出，拉伸断裂能 随粉胶比增加，呈现出先急剧增加，在0.8~1.3趋于稳定，粉胶比>1.3后，则下降显著.
(1)
式中：n为胶浆黏度（Pas）；F为粉胶比；A，B为回归系数.
Table4Regression coeficient of the formula asphalt 表4胶浆黏度随粉胶比变化的回归系数paste viscosity with filer-bitumen ratio
综上所述，合理的粉胶比范围有助于提高SamPave沥青胶浆低温抗变形能力，矿粉均匀地分散在沥青空间结构中，提高了沥青分子链结构的骨架作降：拉伸过程中，由于矿粉增加了分子链间的摩擦， 用，增加了沥青的稠度，即表现为针人度、延度下促使胶浆内部网状结构形变降低，即拉伸荷载峰值增加，拉伸劲度提高.当粉胶比超过临界点，矿粉以分散相在沥青结构内分散不均匀，甚至改变组成
温度/ A 8 相关系数135 155 3. 975 1 1.340 0 1.604 7 1.814 0 0. 893 2 0. 616 2 1. 509 5 0. 906 8
2）粉胶比在0.8~1.3范围内，不同温度下SamPave胶浆黏度呈线性增长趋势，尤其是135℃时，相关系数为0.9715，回归分析如图9所示（回归曲线
用虚线表示），说明在该粉胶比范围内，沥青胶浆黏度特性较稳定，与上述低温拉伸指标反映一致，图9 中135℃黏度曲线呈y=24.527x4.2122，相关系数R²=0.9715；155°℃黏度曲线量y=4.9898x2.7154，相关系数R”=0.9054 175℃，黏度曲线呈y=3.7339x-0.5847，相关系数R²=0.7898.同时，研究结论指出矿粉在沥青中出现体积膨胀增强 和物化反应进一步提高沥青黏度，而过大的矿粉含量会造成胶浆骨料裹覆程度的不足及施工碾压困难，而黏度过低则易导致沥青胶浆出现流滴、离析，因此势必需对SamPave沥青胶浆黏度进行相应分析，并采取有效的技术措施，以保证工程质量.
图10帖度随温度的变化Fig. 10 Asphalt paste viscosity changes with temperature
者提出了不同的感温性评价指标，例如针入度黏度 为更好地评价沥青胶浆的感温性能，国内外学指数（PVN）、黏温指数（VTS）等.李闻民认为针入度作为经验型指标，试验过程中人为因素影响大，结果精确度误差将导致PI值发生很大的变化，因为相关系数受到样本容量N影响，N越大，相关描述沥青胶浆的感温性，其计算见式（4）. 系数就越小.故本文采用黏湿指数V能更合理的
(4)
式中：7和nn分别为不同温度T及T时的黏度(MPaS).
图9粉胶比在0.8-1.3范围内黏Fig. 9Asphalt paste viscosity increasing 度呈线性增加情况linearly within the scope of 0. 8 to 1.3
由公式可知，V与沥青温度敏感性呈正比，其绝对值越大，温度敏感性越强，感温性能越差.笔者根据不同温度下SamPave沥青胶浆黏度值，计算相应粉胶比下黏温指数（见图11）.
4.2温度对胶浆黏度的影响
随环境温度的增加，黏弹性材料黏度将下降，而沥青胶浆黏度对温度的敏感性则反映了胶浆的感温性能.沥青胶浆需具有较低的温度敏感性，以 便能够在高温下抵抗荷载变形，在低温下又兼顾相应的柔性，以保证具有抗开裂能力，下文将分析不同温度下（135，155，175℃C）SamPave沥青胶浆的黏度变化情况.
Fig.11Vts changes with filler-bitumen ratio 图11V随粉胶比变化
1）图10描述了不同温度下SamPave胶浆黏度，可见胶浆黏度随温度的增加面急剧降低.同 时，通过对二者变化曲线进行回归拟合，发现存在良好的指数关系，回归公式见式（3）.
感温性减弱.在温度升高过程中，矿粉的加人发生 3）随粉胶比的增加，V绝对值呈下降趋势，即了体积膨胀以及物化反应，与沥青黏度因温度提高而降低发生相互作用，故表现出沥青胶浆的感温性降低.但在粉胶比1.1附近，V绝对值相对较稳定，且具有最小值，进一步显示粉胶比在此范围内， SamPave胶浆具有优良的感温性能.
(2)
利用对数公式（2）转换如下式，即y=AxB形式：
(3)
式中：n为胶浆黏度（Pas）；T为试验温度；A，B为回归系数.
5结语
1）沥青常规评价指标能够用来评价SamPave沥青胶浆性能，粉胶比对针人度、延度、软化点及弹高，其他指标下降，且针人度、延度与粉胶比分别具 性恢复率均有显著影响，随粉胶比增加，软化点升有良好的相关性.
2）随粉胶比增加，回归系数A，B均出现先增加后减小趋势，在0.9-1.3范围内，回归系数B趋于稳定.其中，回归系数A描述了胶浆黏度随温度变 化的极限值，回归系数B的绝对值越大，黏度受温度变化的影响越敏感.说明掺加矿粉后，SamPave沥青胶浆黏度极限值显著提高，在0.9~1.3范围内，胶浆性能较稳定，温度敏感性较低.
2）测力延度对评价SamPave胶浆低温拉伸性
（下转第78页）
