提高高温性能的改性沥青：SBS改性复合纤维沥青混合料高温性能研究
提高高温性能的改性沥青：SBS改性复合纤维沥青混合料高温性能研究集料试验采用沥青为70道路石油沥青和SBS改性沥青。针对山区大纵坡的路段仍然会出现车辙的情况，特重交通大纵坡路段60℃动稳定度应比重载交通路段提高一些，至少应该大于8000次/mm，单纯采用一种方法对沥青混合料改性难以满足要求，或者经济性较差，需要对沥青混合料复合改性进行研究。原材料性质沥青
文章来源：微信公众号“沥青路面”
山西省夏季比较炎热，山区重载交通高速公路、干线公路沥青路面的早期车辙病害严重，会诱发安全事故发生，每年都会有大量路段进行铣刨重铺。产生车辙的根本原因是沥青混合料的高温稳定性严重不足造成的，采用改性沥青、抗车辙剂和纤维是提高沥青混合料高温性能的主要技术途径。在一些纵坡不大的路段上取得了较好的抗车辙效果，在大纵坡的路段仍然会出现车辙问题。国内的有关纤维的复合改性主要围绕多种纤维的不同特性对纤维进行复合。河北工业大学的郭振华对海泡石纤维、玄武岩纤维两种纤维进行了复合试验研究，制备出性能优良的复合纤维;武汉理工大学的陈筝将采用两种纤维进行复合试验，发现由木质素纤维、聚酯纤维复合而成的复合纤维沥青材料的高温性能得到较大改善。为解决山区重载交通公路大纵坡的路段的车辙问题，本文采用SBS改性沥青与复合纤维改性沥青混合料进行试验，探讨SBS改性复合纤维复合改性沥青混合料的高温性能，从而缓解沥青路面早期破坏。
沥青混合料高温性能技术指标
《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40－2004按七月平均最高气温(℃)及气候分区来确定沥青混合料的高温性能指标，根据沥青面层不同厚度位置的温度，结合室内不同沥青混合料在不同试验温度下的车辙试验结果。
针对山区大纵坡的路段仍然会出现车辙的情况，特重交通大纵坡路段60℃动稳定度应比重载交通路段提高一些，至少应该大于8000次/mm，单纯采用一种方法对沥青混合料改性难以满足要求，或者经济性较差，需要对沥青混合料复合改性进行研究。
原材料性质
沥青
试验采用沥青为70道路石油沥青和SBS改性沥青。
集料
试验采用的集料全部为石灰岩。
矿粉
试验采用石灰石磨制的矿粉。
复合纤维
试验采用的复合纤维由两种软纤维(木质素纤维、聚酯纤维)和一种硬纤维(玄武岩纤维)掺配而成。
木质素纤维质地疏松，表面存在大量微孔，具有很强的物理吸附作用，吸持沥青性能好，可以减少沥青路面的泛油现象;聚酯纤维在沥青中呈现疏松缠绕的状态，形成网状结构，可有效抵制沥青高温形变;玄武岩纤维呈规则的圆柱状，纤维较细，具有较大的比表面积，表面存在凸起物，质地坚硬，断面整齐，柔韧性差。
沥青混合料配合比设计
按照《公路沥青路面施工技术规范JTGF40－2004》的要求，沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试验方法确定沥青混合料的最佳油石比。
沥青混合料的高温性能
本文采用车辙试验来评价沥青混合料的高温性能，在高温下橡胶轮的往复运动模拟路面在车辆的重复荷载作用下产生车辙。试验结果以沥青混合料动稳定度(DS)表示，其试验值越大表示沥青混合料的高温性能越好。制备SBS与复合纤维改性沥青混合料进行车辙试验，结果如下。
SBS改性沥青混合料
不同剂量SBS改性沥青混合料动稳定度随温度的变化规律，试验结果表明，随温度的升高，SBS改性沥青混合料动稳定度大幅降低。山西夏季高温期，路面温度通常60℃～65℃，运城可达70℃，轮压的增大或路面纵坡的增大相当于路面温度的升高，在夏季长大纵坡重载路段，路面温度相当于较实际温度提高了5℃～10℃，而SBS改性沥青混合料70℃、0.7MPa的动稳定度不足2000次/mm。
沥青混合料在高温及高轮压下(如70℃、0.70MPa或60℃、1.1～1.30MPa)的动稳定度大于4000次/mm～5000次/mm时才不会产生流动变形。5%SBS改性沥青混合料动稳定度当温度升高70℃或轮压增至1.30MPa，下降至小于2000次/mm，表明5%SBS改性沥青混合料用于重载交通下的长大纵坡路段，在严重高温天气存在产生车辙的隐患。
复合纤维沥青混合料
从结果看出，复合纤维沥青混合料动稳定度为2480次/mm，与不掺纤维的沥青混合料相比有一定的优势，高温性能高于两种软纤维沥青混合料;玄武岩纤维的掺入对复合纤维混合料的动稳定度的提高影响较大。复合纤维的车辙试验深度与聚酯纤维、玄武岩纤维相当，小于木质素、不掺纤维，说明复合纤维有较大的抵抗高温变形的能力。
SBS改性复合纤维沥青混合料
SBS改性复合纤维沥青混合料60℃车辙试验结果。从结果可以看出，SBS改性复合纤维沥青混合料的动稳定度为8896次/mm，比5%SBS改性沥青混合料提高42.1%，比复合纤维沥青混合料提高72.1%，约3.6倍，高温性能得到大幅度提高;纤维掺入对SBS改性沥青混合料的动稳定度影响较大。SBS与复合纤维改性沥青混合料车辙试验60mim深度为平均值0.77mm，仅为复合纤维沥青混合料(3.24mm)的23.8%，比SBS改性沥青混合料(1.95mm)降低了60.4%，说明SBS改性沥青与复合纤维的综合作用使沥青混合料提高了抵抗高温变形的能力。
SBS改性复合纤维沥青混合料机理分析
纤维能够使SBS改性沥青的粘度增大。复合纤维直径小、比表面积大，它的掺入改变了SBS改性沥青胶浆的空间结构，生成了纤维格栅，增加了纤维沥青胶浆的内摩阻力，增大了胶浆粘度，限制了胶浆的流动变形，增加了沥青混合料的抗车辙能力。
现代胶体理论认为液态油分是分散介质，沥青质是分散相，在沥青中加入复合纤维时，沥青的油分首先被纤维吸附，在胶体中沥青质的比重增加改变了沥青的胶体结构，由溶胶结构变成溶—凝胶结构或者凝胶结构，导致沥青胶浆的粘度随着纤维的掺入而增大。
纤维使SBS改性沥青的粘度增大的作用，增强了混合料内部的粘结力，能够有效地抵抗沥青混合料的剪切变形，提高了沥青路面的高温性能。
实体工程应用
在某高速公路上铺筑了实体工程，复合纤维掺量为沥青混合料质量的0.3%。
通过对实体工程各项性能进行检测，检测结果均满足相关要求，SBS改性沥青与复合纤维可有效改善沥青混合料性能，路面使用状况良好。
结论
(1)SBS改性复合纤维沥青混合料高温性能试验表明:其车辙抵抗能力大约是复合纤维沥青混凝土的3.6倍，比SBS改性沥青混凝土提高42.1%，其高温稳定性明显优于SBS改性沥青混凝土与复合纤维沥青混凝土。
(2)复合纤维使SBS改性沥青的粘度增大的作用，增强了混合料内部的粘结力，能够有效地抵抗沥青混合料的剪切变形，提高了沥青路面的高温性能。
(3)实体工程表明SBS改性复合纤维改性沥青混合料具有优良的高温性能。
