Sasobit及玻璃纖維改性的瀝青混合料高溫穩定性研究

高福德

（重慶市勘測院 重慶 401121）

Sasobit及玻璃纖維改性的瀝青混合料高溫穩定性研究

高福德

（重慶市勘測院 重慶 401121）

為改善瀝青混合料高溫穩定性，本文采用Sasobit及玻璃纖維對溫拌瀝青混合料進行改性，并通過試驗研究混合料的高溫穩定性，研究不從參量的混合料的性能變化情況。選擇基質瀝青混合料（基質）、摻入瀝青質量3%Sasobit的瀝青混合料（代號Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并摻入0.1%，0.2%，0.3%玻纖的瀝青混合料（代號分別為GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共計五種情況進行對比分析。試驗結果表明隨著玻璃纖維的加入混合料的動穩定度提高了，并隨著玻璃纖維摻量的增加而逐步提升。添加Sasobit對動穩定的影響大于添加玻璃纖維對動穩定的影響。

Sasobit；玻璃纖維；瀝青混合料；高溫穩定性

0 引言

瀝青混合料的高溫穩定性，是指瀝青混合料在高溫（通常為60℃）條件下，經過車輛荷載長期反復作用后，不產生車轍、推移和擁包等永久變形的性能[1]。在高溫持續作用下，瀝青混合料由彈性體向塑性體轉變，勁度模量大幅度降低，抗永久變形能力急劇下降。，有必要通過摻加Sasobit及玻璃纖維等外摻劑來改善溫拌高模量瀝青混合料的高溫穩定性。

Sasobit自1997年被研發以來，因具有易溶于加熱瀝青、在降低瀝青混合料施工溫度、改善其施工和易性的同時能提高混合料抗車轍能力等優勢，已被廣泛用于世界各地的工程，主要是用于公路、橋梁和機場跑道的建設[2-4]。

1 原材料及配比

試驗選用殼牌70#A級道路石油瀝青，經檢測瀝青各項技術指標均滿足規范要求；Soasbit溫拌劑為淡白色小顆粒，滴熔點為100℃，密度0.94g/cm-3，常用摻量為瀝青粘結劑的1%～3%，以及無堿玻璃纖維。混合料拌和過程中的機械、溫度、時間是決定分散效果的三個關鍵因素。本文采用采用室內車轍試驗來評價外摻Sasobit、玻纖瀝青混合料的高溫性能。

2 Sasobit及玻璃纖維對瀝青混合料高溫穩定性的影響

2.1 車轍試驗及結果分析

本文選擇基質瀝青混合料（基質）、摻入瀝青質量3%Sasobit的瀝青混合料（Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并摻入0.1%，0.2%，0.3%玻纖的瀝青混合料（GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共計五種情況進行對比分析，其結果如表2所示。

表2 車轍試驗結果

圖1 不同混合料動穩定數據

從以上數據可以看出：

1）從圖1可知，隨著玻纖的加入混合料的動穩定度提高了，并隨著玻纖摻量的增加而逐步提升。

2）從圖1也可以看出0.3%的玻纖摻量相對于0.2%的玻纖摻量，動穩定度提升并不明顯。

3）相對基質瀝青瀝青混合料，SA-WMA ，GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa動穩定度分別提升了57.79%，73.57%，87.30%，88.73%。

4）相對于Sa-WMA， GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa動穩定度分別提升了10%，18.70%，9.61%。一方面說明，添加Sasobit對動穩定的影響大于添加玻璃纖維對動穩定的影響；另一方面也說明，玻纖的添加不會劣化Sa-WMA的高溫性能，相反，對高溫性能是有利的。

3 玻璃纖維、Sasobit對高溫性能的影響機理

瀝青混合料高溫穩定性的形成機理來源于瀝青結合料的高溫粘結性與礦料級配的嵌擠作用。對于不同類型的瀝青混合料，集料比例是影響高溫性能的重要因素。對于AC-13密級配瀝青混凝土來說，集料是懸浮于瀝青膠漿中，由于集料的嵌擠作用沒有很好的形成，這時瀝青便成為影響高溫性能的主要因素。

① Sasobit對高溫性能的影響機理

當瀝青混合料溫度降低到90℃以下，因Sasobit的熔點高，它與被其吸附的瀝青飽和組分逐漸析出結晶，在瀝青中形成網狀晶體結構，使得改性劑分子鏈間距增大，進而鎖定飽和的油分、蠟分，增加瀝青的軟化點與強度，增強了瀝青的穩定性，提高瀝青路面在高溫條件下的抗車轍能力。

② 玻璃纖維對高溫性能的影響機理

瀝青與礦料是瀝青混合料這種復合材料的重要組成部分，其中瀝青和礦料的相互作用是決定混合料路用性能的重要因素。瀝青與礦料相互作用后，瀝青在礦料表層形成一定厚度的結構膜，以此結構膜厚度進行劃分，在結構膜厚度以內的是結構瀝青，在結構膜以外的是自由瀝青。結構瀝青與自由瀝青在混合料所發揮的作用有所區別，結構瀝青與礦料相互作用，使瀝青粘度變大，且越靠近礦料表面粘度越大；自由瀝青與礦料間距較遠，沒有與礦料相互作用，僅僅將分散的礦料粘結起來并保證原來的性質。

當玻璃纖維摻入混合料，從宏觀層次上講，短切玻纖在瀝青混合料內是三維隨機分布的。本次試驗用玻纖直徑約為17μm，大致為頭發絲的1/5,每根玻纖原絲又是由數以千計的單絲構成的，使得玻纖在摻量不大的情況下，其在混合料中的數目已經相當大并在混合料中形成縱橫交錯的空間網絡。縱橫交錯的玻纖，因對瀝青的吸附作用，提高了結構瀝青的比例，玻纖及其周圍的結構瀝青又一起裹覆于礦料表面，使礦料表面的瀝青膜變厚，并使瀝青粘度變大，軟化點提高，從而增加了混合料抗車轍的能力。

4 結論

（1）溫拌瀝青高溫穩定性差，工程運用中應采取相應的措施提高其性能，摻加Sasobit它與被其吸附的瀝青飽和組分逐漸析出結晶，在瀝青中形成網狀晶體結構，使得改性劑分子鏈間距增大增強了瀝青的穩定性，提高瀝青路面在高溫條件下的抗車轍能力。

（2）當玻璃纖維摻入混合料在混合料中的數目已經相當大并在混合料中形成縱橫交錯的空間網絡，縱橫交錯的玻纖因對瀝青的吸附作用，提高了結構瀝青的比例，礦料表面的瀝青膜變厚，并使瀝青粘度變大，軟化點提高，從而增加了混合料抗車轍的能力。

[1]郝培文．瀝青與瀝青混合料[M]．北京：人民交通出版社，2009

[2]Graham C．Hurley．Evaluation of Sasobit for use in warm mix asphalt．NCAT report 05-06：7-9

[3]Matthew Corrigan．Warm Mix Asphalt Technologies and Research．Federal Highway Administration Office of Pavement Technology 2006： 26-28

[4]N Bower,H Wen,S Wu,et al．Evaluation of the performance of warm mix asphalt in Washington state．International Journal of Pavement Engineering , 2015,17(5)：423-434

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1007-6344（2017）05-0062-01