材料選擇是影響瀝青混凝土路面中面層性能的zui重要因素，為避免因材料選擇不當(dāng)導(dǎo)致路面病害，本文選擇中面層常用的SBS改性瀝青、橡膠改性瀝青AC-20型混合料。SBS改性瀝青是以基質(zhì)瀝青為原料，加入一定比例的SBS改性劑，通過(guò)剪切、攪拌等方法使SBS均勻地分散于瀝青中，同時(shí)加入一定比例的專(zhuān)屬穩(wěn)定劑后形成的SBS共混材料，它利用SBS良好的物理性能對(duì)瀝青做改性處理[1-6]；橡膠改性瀝青是先將廢舊輪胎加工成為橡膠顆粒，再按一定的粗細(xì)級(jí)配比例進(jìn)行組合，同時(shí)添加多種高聚合物改性劑，并在高溫條件下(180℃以上)充分拌合，與基質(zhì)瀝青充分熔脹反應(yīng)后形成的改性瀝青膠結(jié)材料。2種材料相較于基質(zhì)瀝青均具有高溫穩(wěn)定性、低溫柔韌性、抗老化性、抗疲勞性、抗水損壞性等優(yōu)勢(shì)，在主干路面層中應(yīng)用廣泛[7-10]。

路況調(diào)查及現(xiàn)場(chǎng)取芯發(fā)現(xiàn)，瀝青混凝土路面的主要病害仍集中于車(chē)轍及裂縫，并且中面層芯樣普遍有開(kāi)裂現(xiàn)象。本文針對(duì)該現(xiàn)象，并且針對(duì)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究zui終選擇SBS改性瀝青及橡膠改性瀝青AC-20瀝青混合料[11-14]，測(cè)試其體積指標(biāo)，并通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、低溫小梁試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)分別測(cè)試其高溫性能、低溫性能、水溫性能、疲勞性能，綜合評(píng)價(jià)其路用性能優(yōu)劣，為道路大修及養(yǎng)護(hù)工程推薦合適的中面層材料。

原材料

SBS改性瀝青

本文使用的SBS改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

橡膠改性瀝青

本文使用的橡膠改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

礦粉

本文使用集料全部為石灰?guī)r，礦粉由石灰?guī)r磨制而成，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

集料

本文采用石灰?guī)r礦料進(jìn)行試驗(yàn)，并且按照規(guī)范要求對(duì)礦料的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，集料的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。

級(jí)配

本次試驗(yàn)采取的級(jí)配為中面層常用的AC-20型，調(diào)整通過(guò)率和中值以滿(mǎn)足規(guī)范要求，并參考實(shí)際生產(chǎn)常用級(jí)配。級(jí)配曲線如圖1所示。

體積指標(biāo)及路用性能測(cè)試

結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本次試驗(yàn)選取油石比為6.0%，檢測(cè)該油石比下SBS改性瀝青、橡膠瀝青AC-20型混合料的各項(xiàng)體積指標(biāo)，并測(cè)試其高溫性能、低溫性能、水溫性能及疲勞性能。

馬歇爾體積指標(biāo)測(cè)試

對(duì)油石比為6.0%的2種瀝青混合料的體積指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5、6。

路用性能指標(biāo)測(cè)試

對(duì)油石比為6.0%的2種瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7、8。

由體積指標(biāo)及路用性能測(cè)試結(jié)果可看出，在該級(jí)配及油石比下，2種瀝青混合料的體積指標(biāo)及路用性能滿(mǎn)足規(guī)范要求，需結(jié)合工程實(shí)際需求分析各項(xiàng)性能的優(yōu)劣。

材料比選

高溫性能比選

從表7、8中可以看到，橡膠改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度稍高于SBS改性瀝青混合料。橡膠顆粒在高溫狀態(tài)下與瀝青充分混合后，使瀝青軟化點(diǎn)提高，黏度增加，從而使高溫性能表現(xiàn)更優(yōu)；另一方面，橡膠顆粒體積會(huì)顯著變化，橡膠顆粒間的距離縮短，發(fā)生黏聚，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。橡膠網(wǎng)絡(luò)間的相互作用限制了瀝青的流動(dòng)，提高了瀝青的內(nèi)聚力，使瀝青的性能得到quan面改善[15-16]。因此，SBS橡膠粉復(fù)合改性瀝青能夠在高溫條件下抵抗行車(chē)荷載的反復(fù)作用產(chǎn)生的變形，使瀝青的高溫性能得到了很大的提高，增強(qiáng)了瀝青混合料的抗車(chē)轍能力。

低溫性能比選

從表7、8中可以看出，橡膠改性瀝青混合料的zui大彎曲應(yīng)變高于SBS改性瀝青混合料，擁有更好的低溫抗開(kāi)裂能力。由于橡膠改性瀝青中含有橡膠成分，這是苯乙烯和丁二烯的共聚物，其內(nèi)部分子之間的作用力相對(duì)較小，分子鏈連接比較松散，分子間容易發(fā)生流動(dòng)變形[17]。而SBS是苯乙烯-丁二烯基的嵌段共聚物，由于苯乙烯段含量高，其硬度大，內(nèi)部分子鏈連接緊密，瀝青就表現(xiàn)為相對(duì)較硬。橡膠的可塑性使橡膠改性瀝青混合料的低溫抗裂性能更優(yōu)。此外，橡膠粉來(lái)自輪胎，其設(shè)計(jì)低溫性能要顯著優(yōu)于SBS改性劑。因此，在低溫條件下添加橡膠后的改性瀝青相對(duì)SBS改性瀝青具有更加良好的低溫變形能力。

水穩(wěn)定性能比選

SBS改性瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比大于橡膠改性瀝青混合料，其水穩(wěn)定性更優(yōu)。這主要是由于加入SBS后結(jié)構(gòu)比橡膠瀝青更穩(wěn)定，從而增加了瀝青與集料之間的黏附力，提高了瀝青膠漿的破壞強(qiáng)度。

疲勞性能比選

橡膠改性瀝青混合料的疲勞性能明顯優(yōu)于SBS改性瀝青混合料，這在一定程度上也由于橡膠瀝青膠結(jié)結(jié)構(gòu)比SBS瀝青的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更具彈性，能夠承受較多次數(shù)的循環(huán)荷載。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述指標(biāo)對(duì)比分析，結(jié)果如下：

(1)對(duì)用作中面層材料的SBS改性瀝青及橡膠改性瀝青AC-20混合料進(jìn)行體積指標(biāo)及路用性能測(cè)試，結(jié)果均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。

(2)橡膠改性瀝青AC-20混合料在高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能方面均強(qiáng)于SBS改性瀝青混合料，當(dāng)原路段車(chē)轍及開(kāi)裂等病害嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用橡膠改性瀝青混合料。橡膠顆粒在高溫狀態(tài)下與瀝青充分混合后，體積顯著變化，使其間距縮短，發(fā)生黏聚，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，提高了瀝青的內(nèi)聚力，使瀝青的性能得到quan面改善；且橡膠改性瀝青中含有橡膠成分，是苯乙烯和丁二烯的共聚物，與SBS改性瀝青相比較軟，其可塑性使橡膠改性瀝青混合料的低溫抗裂性能更優(yōu)。

(3)SBS改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性?xún)?yōu)于橡膠改性瀝青混合料，當(dāng)路段有較多水損害，對(duì)水穩(wěn)定性有較高要求時(shí)，可考慮使用SBS改性瀝青混合料。

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全文完 發(fā)布于《筑路機(jī)械與施工機(jī)械化》2020年第37卷

通訊作者：徐世法(1963-)，男，北京人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事道路工程研究

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產(chǎn)品特點(diǎn)

▍緊湊、堅(jiān)固的加載架

▍占地面積?。?0cmx135cm，包括液壓動(dòng)力單元和環(huán)境箱

▍反力架嵌入到環(huán)境箱體中

▍可移動(dòng)式溫控單元

▍全套配置適合于廣泛的測(cè)試應(yīng)用

▍數(shù)字液壓伺服控制

▍標(biāo)準(zhǔn)配置為 4 軸控制和 16 通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（可選用高配 CDAS/CDAS2）

設(shè)備名稱(chēng)：獨(dú)立式氣動(dòng)伺服四點(diǎn)彎曲小梁試驗(yàn)系統(tǒng) 4PB

型? ? ? ?號(hào)：B210 KIT

制? 造? 商：意大利Matest-澳大利亞Pavetest

棱柱體小梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)是 2011 年交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程》增加的評(píng)價(jià)瀝青混合料疲勞性能和測(cè)量勁度模量的非常重要的試驗(yàn)方法。該方法可以在DTS多功能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行，也可以使用單獨(dú)式系統(tǒng)，搭配溫控環(huán)境箱進(jìn)行試驗(yàn)。尤其對(duì)于試驗(yàn)任務(wù)量比較大的單位，因?yàn)槠谠囼?yàn)可能持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，幾小時(shí)到幾天、甚至幾周。 所以配備一套單獨(dú)式的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是非常有必要的。

意大利matest-澳大利亞Pavetest氣動(dòng)伺服四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī) (4PB) 是采用數(shù)字控制高性能伺服閥，提供高達(dá)60Hz的準(zhǔn)確加載波形的氣動(dòng)伺服試驗(yàn)儀。四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)可加載半正弦波和正弦波，受控應(yīng)變或受控正弦應(yīng)力控制模式，測(cè)試多種尺寸瀝青混合料小梁的彎曲勁度/模量。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.試樣通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠牢固夾緊，可始終維持預(yù) 定的夾緊力，并保證測(cè)試過(guò)程中試樣在產(chǎn)生屈服變形時(shí)仍能被持續(xù)夾緊，夾緊力可通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)電流控制

2.兩個(gè)夾緊開(kāi)關(guān)在儀器前方，用于試樣梁的左右兩側(cè)和中間側(cè)夾緊點(diǎn)的夾緊和放松。四個(gè)試樣夾緊框可實(shí)現(xiàn)所有加載點(diǎn)和反力點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和橫向移動(dòng)

3.頂部夾緊塊的標(biāo)志線，可幫助操作者在夾緊前橫向?qū)χ性嚇恿?/p>

4.氣動(dòng)伺服系統(tǒng)使用底部氣動(dòng)加載作動(dòng)器，配備高性 能氣動(dòng)伺服閥，PID 閉環(huán)控制，運(yùn)行中的自適應(yīng)控制，可始終維 持測(cè)試所需的應(yīng)力/應(yīng)變

5.薄型高性能不銹鋼圓形荷載傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量和 控制荷載。主軸位移傳感器可實(shí)現(xiàn)中間加載框架的準(zhǔn)確定位

6.試樣表面位移傳感器(On-specimen LVDT)可按設(shè)定進(jìn)行控制并測(cè)量試樣梁有效范圍內(nèi)的整體彎曲變形（而不是懸浮式的測(cè)量部分變形的方法），符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求

7.基于 Windows 的 TestLab 軟件提供的用戶(hù)界面，簡(jiǎn)單、效率高并符合有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

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