基于动态频率扫描的SBS改性沥青老化性能分析

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1、172科技研究城市道桥与防洪2016年02月第02期DOI：10．16799／j．cnki．csdqyfla．2016．02．048基于动态频率扫描的SBS改性沥青老化性能分析张利冬，范亮平(中国联合工程公司，浙江杭州310052)摘要：为了研究SBS改性沥青的老化特性，应用动态频率扫描试验，对不同老化程度下SBS掺量分别为0％、3％、6％的改性'沥青进行了多个温度条件下的频率扫描，通过对主曲线的分析，并引入玻璃态转变温度来评价改性沥青与基质沥青老化前后的性能特点，最后利用CA模型拟合主曲线。研究表明：改性剂的加入改善了基质沥青的高

2、、低温性能，同时减缓老化速率；老化使沥青低温抗裂性能大幅下降，但高温温度性能却有一定提高；玻璃态转变温度和CA模型对于评价沥青结合料性能均有较好的适用性。关键词：道路工程；改性沥青；老化；动态频率扫描中图分类号：U414文献标志码：A文章编号：1009—7716(2016)02—0172—04态频率扫描试验。根据时温等效原理，运用WLF0引言公式绘制各种沥青的主曲线，并使用CA模型拟合近年来改性沥青在各个等级的公路建设中得出主曲线方程，由此分析改性沥青经过室内短期到了越来越广泛的应用。然而随着时间的推移，由老化和长期老化的流变性能，

3、并据此讨论改性沥于受到行车荷载、环境、人为等因素的影响，改性青的老化规律和老化机理。沥青混合料依然存在老化的问题，路面性能随着1材料制备与试验方案劣化。目前国内普遍使用针人度、软化点等常规传统方法评价改性沥青的老化特征。Superpave沥青本研究通过70#基质沥青，加入指定掺量的结合料规范虽然从流变学的角度区分沥青的各种SBS改性剂(3％和6％)，使用实验室专用的改性沥性能，但是许多试验对改性沥青并不能很好的适青制作设备一高速剪切搅拌仪在170~C±5oC温度用，同时对改性沥青经过室内短期老化和长期老范围内，以3000～6000r

4、／min的剪切速率剪切1h，化后粘弹性力学行为的改变认识明显不足]。由此制备低、高改性剂掺量的改性沥青13I。沥青材料是一种典型的粘弹性材料，可以通考虑到从路面回收的沥青其性能变异性较过动态粘弹测试方法准确反映沥青材料的稳定差，同时老化程度不易掌握，本文采用室内模拟沥性、粘弹性和热敏感性。目前最常用的动态粘弹测青老化的方法。研究表明沥青的PAV老化可以有试方法是借助动态剪切流变仪(DSR)，在指定的温效的模拟沥青路面实际的长期使用中的老化，且两度和频率下施加正弦应力，由此测得沥青处于不者存在较好的对应关系，PAV老化5h、16h、2

5、4h、同条件下的复数模量(G)和相位角(8)，以此评价50h分别对应于实际道路路面龄期2a、4a、6a沥青在不同温度和频率下粘弹性特征。这种方法和8a[41。而20世纪9O年代美国SHRP成果中提出，可以有效模拟路面动载作用下的变形特征。从而旋转薄膜烘箱老化可以用来模拟在沥青混合料生表征沥青性能。产和施工期间的老化。所以本文将上述制备的两本研究通过70#基质沥青、低改性剂掺量种沥青和基质沥青分别进行旋转薄膜烘箱老化，(SBS改性剂掺量3％)、高改性剂掺量(SBS改性剂PAV老化5h、16h、24h、50h，共制备18种沥青，掺量6％

6、)三种沥青分别通过旋转薄膜烘箱老化见图1。(RTFOT)，PAV老化5h、16h、24h、50h制备18本文稍TA公可生产的AdvancedRheometer一种沥青。运用动态剪切流变仪在处于线粘弹性范2000高级流变仪测试改性沥青的动态粘弹力学性围内的l8种沥青进行较宽温度和频率范围的动能。试样的制备方法是将lg左右的沥青放在直径为25mm的平板家具下的平板上，调节上平板至收稿日期：2015—10—291000in，用热刀将平板周围压出的试样刮去后，作者简介：张利冬(1989一)，男，浙江嵊州人，助理工程师，从事道路设计工作。恒温

7、15min。动态频率扫描的温度范围为30％～2016年02月第02期城市道桥与防洪科技研究17316玻璃化转变温度的获得：由于玻璃化转变y=O．5192×0．7272R2=O．9786／温度T的测定比较复杂，一般不通过试验测定沥8／青的L。而可以通过式(1)，在测定的温度条件中。选定任意两个温度T0和T1来推导。藿整2／·g／nu0。。gn=(3)PAv老翟时间／h。。。。图1PAV老化时间和道路龄期关系g仅ng~aa-1g10=ct面lb-l丽l(4)80~C，频率范围是0．O1—100Hz，试验由应变控制。可采用Origin软件

8、进行最小二乘非线性拟合。2试验结果与讨论通过上述计算，并进行水平位移叠加，可以得到参考温度下宽频率范围内主曲线，图3～图5为2．1主曲线的确定在40~C下三种沥青进行不同程度老化后的频率与通过频率扫描试验，可以得到各个温度下沥复数模量