２０１６年ｌ２月 石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＡＳＰＨＡＬＴ 第３０卷第６期 沥青胶浆及其对沥青混合料路用性能影响研究 胡坤铭，王树杰 （苏交科集团股份有限公司，南京２１００１７） 摘要：通过试验研究矿粉、纤维对沥青胶浆和沥青混合料高、低温性能的影响，并分析 沥青胶浆和沥青混合料性能之间的关系。结果表明：矿粉对沥青胶浆具有模量增效作用，增 强其高温性能，而纤维具有更优的高温性能增效性；矿粉、纤维使得沥青胶浆的劲度模量ｓ 增大、蠕变速率ｍ减小，给沥青胶浆的低温性能带来不利影响。粉胶比增大使得混合料高 温性能增强，低温抗裂性能降低，可见沥青胶浆与沥青混合料的高低温性能随粉胶比变化具 有一致性，说明沥青胶浆品质对沥青混合料影响非常大；纤维能改善沥青混合料的高温性 能，同时纤维替代少量矿粉也能增强沥青混合料的低温性能。因此控制粉胶比、加入适量的 纤维能有效改善沥青混合料高低温性能。 关键词：纤维 沥青胶浆 高温性能低温性能沥青混合料 随着我国经济水平的快速提升，公路行业得 到了大力的发展，现代交通运输对道路的使用提 出更高的要求，由于沥青路面在我国道路组成中 与混合料的性能，分析两者之间的关系。 １试验原材料及方案 矿粉采用济南石灰岩矿粉，沥青采用中海油 ７０＃基质沥青，纤维采用木质素纤维，矿粉、沥 青、木质素的基本性能指标见表１—３。选用 ０．６、０８、１．０、１．２、１．４作为粉胶比，纤维用 量以沥青胶浆质量的所占百分比计算，木质素纤 维用量为０．３％，研究基质沥青胶浆和纤维沥青 占有绝对的比重，因此如何使得沥青路面道路具 备更好的性能成为道路工作者聚焦的热点。近代 胶浆理论认为¨ 沥青混合料是一个呈空间网状 结构的三级分散体系，其中以沥青一填料组成的 二元体沥青胶浆为最初级的分散系，同时沥青胶 浆的品质对沥青混合料的性能影响最为重 要 ～ 。目前国内外对沥青胶浆有了一定的研 究，但目前的研究更多的是倾向于沥青胶浆本身 的研究，更多的是探索性、理论性的研究，而对 于如何把胶浆性能与沥青混合料性能进行统一的 胶浆随粉胶比的变化以及两者间性能差异。参考 混合料级配设计规范，选用级配ＡＣ一１６，矿料 级配见表４；同时为了研究不同粉胶比对沥青混 合料性能影响，调整０．０７５ ｒｎｎｌ筛孔的通过率， 级配表示为ＡＣ一１６Ａ。 研究较少。本文通过对沥青胶浆的流变性能试 验，研究基质沥青胶浆与纤维沥青胶浆之间的高 低温性能差异，然后通过车辙试验、低温弯曲试 通过动态剪切流变仪（ＤＳＲ）和弯曲梁流变 仪（ＢＢＲ）对沥青胶浆进行高低温性能试验， 并作评价分析；对沥青混合料进行车辙试验、低 温弯曲试验，分析其高低温性能。 验研究沥青混合料的高低温性能，通过综合胶浆 表１矿粉的常规指标 ２沥青胶浆及沥青混合料试验结果分析 一 收稿日期：２０１６—０５—２６。 作者简介：胡坤铭（１９８２．５－－），男，江苏南京，］：程！ｆＩｌｉ 从事道路养护设汁及科研。Ｅ—ｍａｉｌ：９１３９８２７２８＠ｑｑ．ｅｏｒｆ￣． 通过ＤＳＲ试验对沥青胶浆高温性能进行研 究，评价指标为复数剪切模量（Ｇ ）和相位角 第６期 胡坤铭等．沥青胶浆及其对沥青混合料路用性能影响研究 ７ （ ），试验温度为６０℃。通过ＢＢＲ试验对沥青 胶浆的低温性能进行研究，试验温度为一ｌ２ ｏ【＝。 表２ ７Ｏ号基质沥青常规指标检测结果 ２．１ ＤＳＲ试验结果分析 通过ＤＳＲ试验测得沥青胶结料的Ｇ 、车辙 因子Ｇ ／ｓｉｎ６和６，用以表征粘弹性能和高温稳 定性能。 Ｇ 、Ｇ ／ｓｉｎＢ越大，材料抵抗变形能力越 强。 越大，材料中黏性成分比例越大，越容易 发生变形，抵抗变形能力越差。得到的试验结果 见图１和图２所示。 图２不同粉胶比沥青胶浆的车辙因子 由图１和图２的试验结果可看出，随着粉胶 比的增大，沥青胶浆的Ｇ’和Ｇ’／ｓｉｎ８增大，这 说明矿粉的加入能够增强沥青的高温抵抗变形的 能力，表现出了模量增效行为，这是因为矿粉具 有较大的比表面积，在矿粉的界面处能够吸附更 多的沥青（结构沥青），从而使得沥青的黏度提 高，粘结力增强，因此表现出随着粉胶比的增 图１不同粉胶比沥青胶浆的Ｇ’和６ 大，沥青胶浆的高温稳定性增强。而相位角随着 ８ 石 油 沥 青 ２０１６年第３Ｏ卷 粉胶比的变化很小，说明矿粉的加人并没有改变 沥青的粘弹成分比例，矿粉与沥青之间并没有发 降。另外，不同粉胶比条件下纤维沥青胶浆的劲 度模量大于沥青胶浆，同时前者的蠕变速率小于 后者，这表明纤维的加入对沥青胶浆的应力累积 影响不大，可见纤维对沥青胶浆的低温抗裂性能 生剧烈的反应，更多的是物理化学吸附作用。 另外，纤维沥青胶浆的Ｇ 、Ｇ ／ｓｉｒ￣明显 比基质沥青胶浆的要大，说明纤维的加入能够很 不能起到有利的作用，这与对高温性能的影响正 好地提高沥青胶浆的抗变形能力，具有明显的模 好相反。 量增效；同时前者的相位角要比后者小，相位角 Ｏ．４５ 越小，沥青胶浆的弹性成分所占比例越大，抗变 Ｏ．４ 形能力越强，可见同样验证了纤维能够增强沥青 Ｏ．３５ ０．３ 胶浆的高温稳定性能，提升抵抗永久变形能 ０．２５ 暮 力。 ０．２ Ｏ．１５ ２．２ ＢＢＲ试验结果分析 ０．１ ０．０５ 在ＢＢＲ试验中，低温评价指标劲度模量Ｓ Ｏ 反映沥青低温下沥青的柔性，其值越大，表明沥 青柔性越差，容许变形越小，容易发生破坏，抗 裂性能较差。蠕变速率ｍ表征低温下沥青的应 图３不同粉胶比沥青胶浆的Ｓ和ｍ 力松弛能力，ｍ值越大，松弛应力的能力就越 ２．３胶浆对沥青混合料高温抗车辙性能影响 强，当遇到温度急剧下降时，往往具有较好的低 根据马歇尔试验方法得到沥青混合料的最佳 温性能。试验得到的结果见图３所示。 沥青用量，同时测得在最佳沥青用量条件下的马 由图３结果可看出，随着粉胶比的增大，沥 歇尔指标，结果见５表所示。 青胶浆与纤维沥青胶浆的劲度模量逐渐变大，表 通过车辙试验对沥青混合料的高温性能进行 明矿粉的加入使得胶浆产生硬化，脆性增强，同 评价研究，试验温度为６０ ｃ【＝，试验压轮与混合 时蠕变速率的减小也说明了胶浆的松弛能力减 料试件的接触强度为０．７ ＭＰａ±０．０５ ＭＰａ，得到 弱，柔性降低，从而使得胶浆的低温抗裂性能下 的不同混合料的试验结果见表６和图４所示。 表５不同沥青混合料马歇尔试验结果 ——丝堡 一 ＡＣ一１６ 二 二！ ± ： 堑丝 ： ± ：！ 丝丝 动稳定度／（次・ｍｍ ） １ ３８０ １ ｌ１２ ２ １０９ ｌ ７４３ ２５０Ｏ 由表６数据可看出，四种沥青混合料的动稳 ：’ 量２Ｏ（）Ｏ 定度数值存在差异，ＡＣ一１６与ＡＣ一１６Ａ的级配 Ｉ删 差别主要是０．０７５ ｍｎｌ通过率不同，由马歇尔试 ＼ 篓１ ｏ０（】 验结果显示级配ＡＣ一１６的沥青用量是大于ＡＣ 一１６Ａ的，而级配ＡＣ一１６＋０．３％纤维混合料与 意５００ ＡＣ一１６Ａ＋０．３％纤维混合料的沥青用量差不多， Ｏ ＾Ｃ ｌ６ Ａ（ ｌｎＡ ＡＣ—ｌ ６ ＾Ｃ Ｉ６Ａ 但动稳定度差别很大，差值为３６６次／ｍｍ，这说 ＋（Ｊ．３％纤维 ＋（１．３％纤维 明对沥青混合料高温性能产生影响的直接因素不 图４不同沥青混合料车辙试验结果 是沥青用量。通过进一步分析得出，沥青混合料 ｌ０ 石 油 沥 青 ２０１６年第３Ｏ卷 使得混合料高温性能增强，低温抗裂性能降低。 研究现状［Ｊ］．中外公路，２００５，２５（４）：１６３— 纤维对沥青混合料的高温性能有着较好的改善作 １６６． 用，同时经过试验得出纤维替代少量矿粉能使得 ［３］Ａｎｎ Ｍ Ｂ．Ｉｎｔｅｒｉｍ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ ａ Ｆｕｔｕｒｅ Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｈｉｇｈ— 沥青混合料的低温性能得到增强。因此控制粉胶 ｗａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ．ＮａｔｉｏｎａｌＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｈｉｇｈｗａｙ 比、加入适量的纤维能够使得沥青混合料得到有 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｒｅｐｏｎ ５１０．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｄ Ｃ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ＲｅｓｅａｒｃＢｏａｒｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅ— 效的改善。 ｍｉｅｓ．２００３：３７—４０． ［４］Ａｂｈａｓ Ａ，Ｍａｓａｄ Ｅ，Ｐａｐａｇｉｎａｎａｋｉｓ Ｔ．Ｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｓｐｈａｌｔ 参考文献 ｍａｓｔｉｃ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｕｓｉｎｇ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍｉｃ— ｍｍｅｃｈａｎｉｅｓ—ｂａｓｅｄ ｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ［１］严家假．道路建筑材 北京：人民交通出版． ｏｆ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，２００５，６（２）：１３７—１４６． １９９９．１９６—１８７． ［５］于滟．路用沥青混合料填料的研究［Ｊ］．云南建 【２］袁燕，张肖宁，陈育书． 改性沥青胶浆的疲劳评价 材，２００１，（２）：３７—３８。 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｈｕ Ｋｕｎｍｉｎｇ，Ｗａｎｇ Ｓｈｕｊｉｅ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｎａｎ ｒｉｎｇ ２１００１７） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｏｗｄｅｒ＆ｆｉｂｅｒ ｏｎ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｈｉｇｈ —ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｔｂｎｎａｎｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｂｅｓｉｄｅｓ；ｗｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｏｗｄｅｒ ｈａｄ ａ ｍｏｄｕｌｕｓ ｉｎ— ｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ，ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｌｅ ｆｉｂｅｒ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｍｏｒｅ．Ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｏｗｄｅｒ，ｆｉｂｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ Ｓ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｃｒｅｅｐ ｒａｔｅ ｍ，ａｎｄ ｔｈｉｓ ｗｅａｋｅｎｅｄ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ．Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｆｉｌｌｅｒ／ａｓｐｈａｌｔ ｒａｔｉｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｗｅａｋｅｎｅｄ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔ— ａｎｃｅ．Ｓｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｐｏｗ— ｄｅｒ—ｒｕｂｂｅｒ ｒａｔｉｏ，ａｎｄ ｉｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｈ ｍｏｒｔａｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｉｆ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｏｗｄｅｒ．ｉｔ ａｌｓ０ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｓｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｈｔｅ ｆｉｌｌｅｒ／ａｓｐｈａｌｔ ｒａｔｉｏ，ａｄｄｉｎｇ ｓｕｉｔ・ ａｂｌｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｗｉｌｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒ，ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｔｉｒｅ． 特别声明 为了实现期刊编辑、出版工作的网络化，我刊现已进入同方数据库、万方数据库、维普数据库及 浏览网等。所以，向本刊投稿并录用的稿件，其全文一律由编辑部纳入以上网站，进入因特网提供信 息服务。凡有异议，请另投其它期刊或特别声明以便另作处理。本刊所付稿酬包含刊物内容上网服务 稿酬。特此声明。
