原材料对S BS改性沥青短期老化特性的影响分析.docx

原材料对S BS改性沥青短期老化特性的影响分析张通文1，祁伟2，马晓燕3(1．甘肃省交通厅，甘肃兰州 730030；2．甘肃路桥建设集团有限责任公司，甘肃兰州730030；3．甘肃路桥建设集团养护科技有限责任公司，甘肃兰州730050)摘要：为了分析原材料对改性沥青短期老化特性的影响，对5种基质沥青、5种改性剂和5个不同的改性剂掺量进行五水平三因素正交试验设计。使用改性沥青老化后与老化前的复数模量比K1与相位角比K2表征改性沥青的老化特性。研究结果表明：经过短期老化的改性沥青复数模量增长1.5倍以上，基质沥青类型对复数模量比值影响显著；沥青老化前后相位角比值在0.913～1.136之间，改性剂掺量是影响相位角变化的主要因素，表现为随改性剂掺量的增加相位角比值增大。关键词：改性沥青；短期老化；复数模量；相位角中图分类号：U414 立献标识码：B沥青的老化是指沥青在储存、运输、施工及使用过程中，由于长期地暴露在空气中，在环境因素如}热、氧气、阳光和水的作用下，会发生一系列的挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，导致沥青路用性能劣化的过程。沥青的老化速率直接影响路面的使用寿命和耐久性。沥青的老化分为施工过程中的短期老化和使用过程中的长期老化2个阶段。沥青的短期老化是指沥青与加热的集料在拌和、运输、储存和摊铺过程中的热、氧老化，是影响沥青路用性能的主要因素。目前，对沥青短期老化的研究方法主要是研究不同老化条件下沥青性能的变化，即变化薄膜烘箱加热的时间和温度，对试样进行老化前后的针人度比、延度比和质量损失等指标的评价。而针对改性沥青原材料对短期老化性能影响的研究并不多，且传统的经验性指标无法对老化后沥青粘弹性的变化进行定量的分析。本文使用5种基质沥青、5种改性剂和5个不同改性剂掺量研究原材料对改性沥青短期老化的影响，同时采用沥青老化后与老化前的复数模量比K1和相位角比K2，从沥青材料粘弹性的角度对其进行定量的分析。研究成果可作为工程实际中制备改性沥青时原材料的选择依据。1试验1.1试验材料1.1.1 基质沥青本文采用的基质沥青为SK90＃、shell90＃、镇海90#、昆仑90#和埃索70#，其组分比例和PG分级如表1所示。表1基质沥青4组分组成及PG分级表基质沥青沥青质%胶质%芳香分%饱和分%PG分级SK90＃8.7519.3549.5525.2059-22SHELL90＃8.1333.2034.4523.1059-22昆仑90＃13.5527.1539.6516.2060-22镇海90＃7.2830.1039.6523.7558-22埃索70＃16.5020.1544.5021.1063-221.1.2 SBS改性剂本课题使用道改2＃、T1618、1320-115、4303 及YH791五种改性剂制备改性沥青，其中道改2#、T1618和4303是星型改性剂，而1320-115和YH791是线型改性剂。1.2试验方法与步骤1.2.1 试验设计用5种基质沥青、5种SBS改性剂和5个不同的SBS改性剂掺量研究原材料对SBS改性沥青疲劳性能的影响，采用5水平3因素正交法对以上各因素进行试验设计，并按正交设计表的试验安排制备改性沥青试样。1.2.2改性沥青老化性能测试方法对改性沥青原样和老化后的改性沥青试样进行控制应变的动态剪切试验，应变速率为10rad/s，应变大小为0.50％，测试70℃时试样的复数模量和相位角。2试验结果与讨论2.1 短期老化对改性沥青复数模量的影响对原样的SBS改性沥青和经过短期老化的SBS 改性沥青分别进行动态剪切流变试验，测试70℃时的复数模量G﹡，令K1=老化后复数模量/老化前复数模量，使用K1来评价沥青结合料的老化特性。所得试验结果如表2所示。表2正交设计SBS改性沥青老化后与老化前复数模量比因素沥青改性剂掺量老化前G﹡老化后G﹡K1试验1SK90＃道改2＃3.6%102220902.045试验2SK90＃T161B4.0%118422361.888试验3SK90＃1320-1154.4%123522291.804试验4SK90＃43034.8%147233092.247试验5SK90＃YH7915.2%160929221.816试验6shell90＃道改2＃4.0%136019581.439试验7shell90＃T161B4.4%133123981.801试验8shell90＃1320-1154.8%135224561.816试验9shell90＃43035.2%207730351.461试验10shell90＃YH7913.6%887.617481.969试验11昆仑90＃道改2＃4.4%159428041.759试验12昆仑90＃T161B4.8%211732171.519试验13昆仑