[发明专利]一种改性沥青高温性能评价方法

说明书

本发明公开了一种改性沥青高温性能评价方法，该分析方法从新的角度分析了改性沥青的高温剪切流变性能，进而可以更准确、科学的研究改性沥青的高温性能。并通过针入度、当量软化点等试验进一步验证了该分析方法的准确性。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，更具体的说是涉及一种改性沥青高温性能评价方法。

背景技术

针入度分级方法一直被我国道路沥青技术标准采用，是典型的经验型标准。截至目前，道路沥青的分级标准有两类，即针入度分级和黏度分级，这2种分级方法目前大多数国家和机构仍在使用。黏度分级标准虽然较针入度分级标准有所进步，但仍然具有经验性。关于改性沥青的高温性能评价方法，国际上一直没有统一的标准，各国基本沿用了普通沥青的评价方法，以60℃黏度和软化点两项指标来评价改性沥青的高温性能，许多国家己经制定了适用于本国的改性沥青标准或规范。如美国ASTM标准针对不同类型的改性沥青采用不同的评价方法和评价指标，对SR、SBS、SBR胶乳和CR胶乳类改性沥青采用60℃黏度作为评价指标，对EVA类改性沥青采用软化点作为评价指标；而日本则采用软化点和60℃黏度共同评价改性沥青的高温性能，但是不同类型的改性沥青的要求不一样。我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)将改性沥青分为SBS热塑性橡胶类、SBR橡胶类和EVA、PE树脂类三大类型，高温性能评价的主要指标均是软化点，只是每一类型根据气候分区采用不同的标准值。1993年，美国SHRP计划(Strategic Highway Research Program)提出的Superpave沥青胶结料规范是一种性能分级方法，相比之前的以经验型测量方法为基础的针入度和黏度分级方法无疑前进了一大步。该规范以线黏弹性理论为基础，采用动态剪切流变仪(DSR)测定沥青在小应变情况特定加载频率和温度条件下的动态黏弹性指标车辙因子G*/sinδ评价沥青的高温性能。按照SHRP研究者的设想该规范不仅适用于普通沥青，同样也适用于改性沥青。

由于SHRP当初的研究主要针对传统的普通沥青，即基质沥青，道路研究者进一步的研究发现该规范虽然能较好地反映基质沥青的性能，但并不能准确评价改性沥青的性能，特别是高温性能。美国国家公路合作研究计划NCHRP9-10的研究表明，用恒定高度的重复剪切试验(RSCH)测得的混合料永久变形速率与改性沥青车辙因子G*/sinδ之间的相关系数只有0.23，相关性较差。

华南理工大学邹桂莲、张肖宁通过工程实践研究发现SHRP计划中PG高温分级存在不足，不能真实反映改性沥青的高温性能和其它路用性能。

长安大学周庆华、沙爱民应用旋转黏度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验，测试了3种基质沥青和1种改性沥青的黏度、车辙因子与蠕变模型参数，并结合沥青混合料高温车辙试验结果，分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性，结果表明，车辙因子G*/sinδ在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用。

长安大学在2011年的布敦岩沥青改性机理的研究中运用X射线衍射分析和扫描电镜分析等精密试验仪器对克拉玛依基质沥青与BRA混溶的改性沥青的化学组成与结构进行了相关分析，研究表明:BRA中含有相当比例的碳酸钙，这个成分对沥青与集料粘附性能和抗剥离性能有很大帮助作用；BRA改性沥青中，基质沥青与BRA颗粒之间的联系是复杂而紧密的，这种联系形成了BRA颗粒与基质沥青间生成稳定的两相结构；分析认为BRA掺入到基质沥青中是一个物理混溶包裹的过程；BRA改性沥青中聚集态形式趋于稳定，进而导致改性沥青的温度稳定性能进一步加强。

以上研究结果表明，岩沥青可改善沥青及其混合料耐疲劳性能、高温性能及抗老化性能，但是为了充分发挥改性沥青在改善路面永久变形方面的突出优势，如何准确评价其高温性能成为道路研究的重要课题。尽管国内外已针对该领域开展了大量研究，但是依然未能全面解决这个技术难题。

目前国内外对于沥青路面高温车辙的原因及发展形式的研究取得一定的成果。