sbr改性沥青混合料低温抗裂性能蠕变试验研究

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1、SBR改性沥青混合料低温抗裂性能蠕变试验研究焦兴华（辽宁省交通工程质量与安全监督局，沈阳110005）摘要：通过大量的试验研究证明，SBR改性沥青不仅在高温性能、感温性能及抗老化性能效果明显，其低温抗裂性能的改善效果尤为显著。弯曲蠕变速率指标能够有效地判断沥青混合料的低温性能，方法简单、宜行。本文采用0℃、-10℃、-20℃三个温度下弯曲蠕变指标对SBR改性沥青混合料的低温抗裂性能进行了评价，进而为沥青路面的设计提供了数据基础关键词：SBR改性沥青；弯曲蠕变；低温抗裂沥青路面的低温开裂是寒冷地区道路工程面临的一个重要问题，世界上几乎所有的寒区公路都存在着这一问题，是世界公认的一大难题。处于与大

2、气直接接触的沥青面层，应该具有优良的低温抗裂性能。沥青路面在低温或温度骤降情况下，由于沥青混合料内部产生的温度应力未能及时松弛的情况下便会产生温缩裂缝，并且裂缝会进一步发展，将会造成水分下渗，这样就加剧了基层的冻融循环，造成基层过早破坏，反过来又影响到面层，形成恶性循环，极大地影响着公路的运营效果。现在国内外对于沥青混合料低温抗裂性能的试验研究方法主要有:等应变加荷载的破坏试验(间接拉伸试验、低温弯曲、压缩试验)、直接拉伸试验、弯曲拉伸蠕变试验、受限试件温度应力试验(TSRST)、三点弯曲J积分试验、C*积分试验、收缩系数试验、应力松弛试验等。弯曲蠕变试验仪具有结构简单、实用性强，大量沥青混合

3、料对比试验表明，蠕变速率及蠕变柔量指标均与沥青的使用性能相吻合，现场取样验证结果也证明是可靠的。因此，用弯曲蠕变试验的弯曲蠕变速率作为评价指标来评价沥青混合料低温性能是适宜的。本研究选用O℃、-10℃、-20℃对SBR改性沥青混合料和基质沥青混合料的低温性能进行弯曲蠕变试验，通过对试验数据的分析来达到评价沥青混合料的低温抗裂性能的目的。1、试验材料1.1沥青辽河90#基质沥青掺入4%兰州石化公司生产的昆仑牌PSBR1500-1型沥青改性剂制备SBR改性沥青。基质沥青和SBR改性沥青三大技术指标见下表1。表1两种沥青三大技术指标指标针入度25℃软化点5℃延度辽河90#基质沥青76.543.80.

4、2SBR改性沥青7146.2＞1501.2级配和沥青用量本文采用AC-13型沥青混合料，为对比研究SBR改性沥青混合料和基质沥青混合料的低温性能，两种沥青混合料的油石比和级配相同，两种沥青混合料油石比均为4.7%，级配见图1。图1沥青混合料级配组成2、试验方法沥青混合料弯曲蠕变试验的目的就是对规定尺寸（250mm×35mm×30mm）的小梁试件在跨中施加恒定集中荷载，测定随时间不断增长的蠕变变形。本次试验过程及试件的制备严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）要求执行，蠕变仪器采用长沙亚星沥青混合料高低温弯曲蠕变试验仪（LRB-1型），该仪器能够实时记录试件的试验

5、时间及位移，并能自动绘出时间-位移曲线，便于检验试验效果。3、试验结果与分析沥青混合料在高温下发生显著的蠕变现象，参见图2，它可分为瞬时蠕变（蠕变随时间的增大而减小）、稳态蠕变（应变速率几乎为一常数）和加速蠕变（应变速率随时间迅速增大）三个阶段[1]。加速蠕变s瞬时蠕变稳态蠕变0t图2沥青混合料蠕变曲线根据试验采集数据可计算弯曲蠕变速率，沥青混合料蠕变速率计算公式：（1）式中：——试件的蠕变弯拉应力，；——试件梁底弯拉应变；——试件的弯曲蠕变速率，1/s/MPa；——分别为蠕变稳定期直线段起始点及终点的时间，s；——分别为对应于时间时的蠕变应变。蠕变速率是单位应力条件下,小梁试件在单位时间内应

6、变的变化值。在同等的低温试验条件下,混合料的蠕变速率越大,说明混合料的变形能力越强,韧性越强,也就是抗低温开裂能力越好。本文试验选用0℃、-10℃、-20℃温度下对基质沥青和SBR改性沥青混合料进行弯曲蠕变试验，试验结果见表2表2沥青混合料在0、-10、-20℃条件下蠕变速率计算结果试验温度（℃）试件蠕变速率0SBR改性沥青混合料29.5299基质沥青混合料25.2784-10SBR改性沥青混合料10.5073基质沥青混合料3.45681-20SBR改性沥青混合料4.20291基质沥青混合料2.27536由此可见，两种沥青混合料的蠕变速率随温度的降低逐渐减小，这表明沥青混合料的低温变形能力随温

7、度降低而逐渐下降，SBR改性沥青混合料的蠕变速率在0℃、-10℃和-20℃的低温情况下都比基质沥青混合料的蠕变速率大，尤其是在-10℃时，SBR改性沥青混合料的蠕变速率是基质沥青混合料蠕变速率的3倍，说明基质沥青经过SBR改性剂改性后，其低温抗裂性明显得到改善。对沥青混合料来说，在恒应力作用下，应变随时间和温度的变化而变化。蠕变柔量和蠕变劲度模量呈倒数关系，即，为沥青混合料的蠕变柔量，为沥青混合料