山东省菏泽市公路管理局材料处 274000
摘要：岩沥青与SBS复合改性高粘沥青配比结合在一起之后形成混合材料，耐用性好，与基质沥青配伍性较好，可减少车辙变形，提升道路使用寿命。基于此，本文主要分析岩沥青与SBS复合改性高粘沥青的具体配比，通过实验分析方法探究合理的配比模式，从而提高混合材料的实际应用性能。
关键词：岩沥青；SBS复合改性高粘沥青；配比实验
引言：岩沥青属于天然沥青，与自然界长期共存，特殊温度压力状态下的岩沥青聚合性能良好，耐用性较好。经简单制备之后，就可形成应用于现代建筑以及路桥修建的材料。SBS复合改性沥青属于高分子聚合物，相比于岩沥青稳定性更好，耐久时间更长，结合岩沥青与SBS改性沥青的复合材料软化度和黏度均有显著改善，在高温状态下的稳定指数更加良好，但要想获得高质量的公路修建水平，还需要进行室内制备和性能验证，调节配比情况满足低温性能要求。
一、岩沥青与SBS复合改性高粘沥青的配比分析
（一）样品制备
不同地区生产的岩沥青与SBS复合改性沥青，主要技术指标差异较大，以新疆克拉玛依炼油厂生产的SBS改性沥青为例，其软化点可以达到66.1℃，闪点达到320℃，弹性恢复状态为83℃，质量变化为0.08%。本研究主要基于这种性能指标状态进行分析，探讨岩沥青与SBS复合改性高粘沥青的具体配比状况。
在170℃的温度调节下，将SBS复合改性高粘沥青溶化，分三次均匀加入岩沥青，并在170℃的状态下，将改性剂放入高度转速的离心机当中，速度为3000转每分钟。离心十分钟之后，再将转速下调为原有转速的30%，转速剪切时间为五分钟。五分钟之后将转速调整为每分钟800转，将改性材料放置在设备当中发育一小时，观察样品的具体冷却情况，24小时之后获得改性沥青的研究试验样品。
（二）数据分析
从现有数据分析结果可以看出：
①岩沥青未掺入，针入度为77mm，软化点为66.1℃，延度为47.9cm，布氏黏度为1.31pa.s。
②岩沥青掺量调节为2%，针入度为71mm，软化点为68.8℃，延度为46.6cm，布氏黏度为3.29pa.s。
③当岩沥青掺入量为4%，针入度为66mm，软化点为71.2℃，延度为40.1cm，布式黏度为3.82pa.s。
从上述数据分析结果可以看出，掺量控制在0%到4%状态之下，针入度下降较为明显，软化点温度提升。延度下降，布式黏度升高，升高幅度较大，尤其是从掺入量2%提高到4%，针入度降低幅度超过20%，软化点温度升高情况超过15%，延度下降情况超过6%。
④岩沥青掺入量为6%，针入度为63mm，软化点为71.6℃，延度为38.7cm，布氏黏度为4.11pa.s。掺入量为8%，针入度为58mm，软化点为72.8℃，延度为28.8cm，布式黏度为4.38pa.s。掺入量为10%，针入度为49mm，软化点温度为75.3℃，延度为22.3cm，布式黏度为5.74pa.s。当掺入量控制在6%的10%，针入度持续下降且下降，幅度超过15%，软化点持续上升。增高幅度下降不超过10%，延度下降明显幅度超过15%，布式黏度持续上升，增长量超过12%。
综合来看，参入岩沥青改性剂之后，随着岩沥青掺量的不断增加，沥青变硬抵抗能力增强且温度敏感程度下降，在高温状态之下获得更加稳定的表现。在2%到6%比例的掺入情况之下，针入度、软化点温度、延度和布氏黏度维持在一个比较平衡的状态，可兼顾温度性能改善沥青的稳定结构，获得比较好的工程应用效果，但持续增加之后沥青的布氏黏度会超4pa.s，尤其是当比例调整为8%以上时，黏度持续增加，甚至超过5。这样的状态之下，改性材料对温度的敏感性大幅度增加，黏度增加，不利于工程施工，性能下降，因而为了获得比较良好的配比效果，复合改性沥青的配比掺入量应控制在1%到6%之间。
二、不同配比状态下的复合改性沥青混合料性能
某段公路工程使用复合改性沥青混合料进行施工，分析工程数据，分别对混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及抗水损害性能进行研究，从而调节配比状态，促进复合改性沥青混合料性能提升。
（一）复合改性沥青混合料高温稳定性
级配一号改性沥青添加4%的岩沥青，级配二号改性沥青添加6%的岩沥青，相对于SBS改性沥青来说，两种级配类型的复合改性沥青具有不同的性能。级配一号改性沥青空隙率为4.2%，矿料间歇率为14.9%，饱和度为71%，级配二号改性沥青空隙率为4.3%，矿料间歇率14.9%，饱和度为71.5%。两种沥青只在空隙率上有所差异，但都满足正常空隙率2%到6%的要求，可以应用于工程施工。
高温稳定性能是沥青混合料状态的重要评价指标，在高温状态下，如沥青混合料可以保有原有的强度、刚度，就可以减少车辙产生。目前对高温状态下沥青混合料的状态评价也主要是采取车辙试验的方式，应用动稳定指标来对不同混合料的硬度进行评价。从目前掌握到的数据可以看出，添加4%浓度的级配一号沥青混合料，高温稳定测定值平均为6220mm，添加6%岩沥青的复合改性混合料平均车辙试验为10425um，这两种沥青混合料均满足动稳定度大于2400mm的硬性标准。但从数据分析结果也可以看出，添加岩沥青浓度达到6%，混合料的高温性能逐渐提高，如应用于我国南方地区施工，可满足市场气候条件，且添加6%浓度岩沥青，可进一步降低混合料的生产成本，市场适应性较好。
（二）复合改性沥青混合料低温性能
低温弯曲度可以评价沥青混合料在低温条件下抗变形能力、抗拉张能力，也是沥青混合料的重要性能指标之一。目前，对抗拉张性能、抗弯曲性能进行评价主要是在平均温度低于10摄氏度的冬季严寒地区进行测试。从目前获得到的数据来看，级配一号改性沥青最大荷载可以达到1404n，挠度为0.59mm，抗弯拉强度为11.36Mpa，极限弯拉应变为3140με，弯曲劲度模量为3617Mpa。二号改性沥青最大荷载为1324n，挠度为0.58mm，抗弯拉强度为10.50Mpa，极限弯拉应变为3062με，弯曲劲度模量达到3430Mpa。相对于SBS改性沥青最大荷载1338n，挠度0.62mm，抗弯拉强度10.62Mpa，极限弯拉应变3264με，弯曲劲度模量3248Mpa，添加岩沥青的沥青混合料低温性能更加良好。
从工程实际应用来看，沥青混合料的抗弯拉强度越高，在低温状态下抗变形能力越强，尤其是低于零下15℃的状态之下，路面的低温抗裂性能越好，产生的横向裂隙和纵向裂隙数量越少。且低温劲度模量越大，抗变形能力越差，对温度函数的变形越敏感，从数据分析可以看出，添加不同比例的岩沥青之后，复合改性沥青混合料极限抗弯拉应力明显变小。弯曲劲度模量显著增加，相对于SBS沥青混合料，这些数据可平均上升或下降20%的幅度，证明添加岩沥青之后，复合改性沥青混合料的温度敏感性下降，刚度更大，对低温的适应性变差。虽然也可满足工程硬性标准要求，但在低温状态下容易出现裂缝，造成工程质量下降。
（三）复合改性沥青混合料水稳定性
沥青混合料的水稳定性主要是检测实际状态下冻融劈裂效果。目前根据工程应力学要求，采用螺旋压实成型的圆柱试验对沥青混合料的空隙率进行检验。添加4%配比的岩沥青级配一号，形成复合改性沥青，油石比达到4.7%，冻融前强度1.0Mpa，冻融后强度0.90Mpa，冻融劈裂抗拉张强度比为90%。添加6%配比的岩沥青形成复合改性沥青之后，油石比为4.6%。冻融前强度1.04Mpa，冻融后强度0.88Mpa，冻融劈裂抗拉张强度为84.6%，两种类型的改性沥青均满足冻融劈裂抗拉强度比大于80%的技术指标。相对于SBS改性沥青油石比4.7%、冻融前强度0.82Mpa，冻融后强度0.68Mpa，冻融劈裂抗拉张强度80.2%，可以看出，添加岩沥青之后的复合改性沥青混合料相对于SBS改性沥青，冻融劈裂抗拉张强度显著上升，尤其是级配一号数字可以达到90%，因此，添加一定程度的岩沥青混合料，可以提高改性沥青的水稳定性。
结论：综上所述，在SBS改性沥青当中添加岩沥青的方法可以显著改善沥青混合料的水稳定性，高温稳定性，但一定程度上会损伤混合料的低温稳定性，软化点、闪点、弹性恢复指标都会有所增加，软化点提高，在实际工程应用当中，应根据施工环境和施工性能需求调节岩沥青配比。
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