聚合物改性沥青测力延度试验评价参数选择与分析

郭辛玲

（山西平阳路桥有限公司二分公司，山西 临汾 041000）

为了提升普通沥青的低温性能，常采用SBS改性剂对普通沥青进行改性，使其低温性能得到改善，延度用来评价沥青的低温性能已在我国应用较为普遍，且操作方法简便直观，但延度试验方法运用于改性沥青时与弯曲梁流变试验结果相关性并不高，不能更为准确地评价改性沥青的低温性能[1]。各国工作者陆续开展了大量基于测力延度的沥青性能评价[2-3]。Radiziszewski通过测力延度试验通过积分计算的韧性比可以很好地评价改性沥青的低温性能，且韧性比与改性沥青混合料的疲劳寿命相关性好[3]。Shuler等人认为改性沥青测力延度试验结果中弹性变形阶段受普通沥青的影响，而沥青蠕变阶段的斜率受改性沥青性能的影响[4]。

改性沥青的延度试验曲线基本都遵循图1曲线，AB段为弹性阶段，为低温下沥青的弹性变形，当改性沥青受拉达到最大弹性极限时，进入BC阶段，BC阶段为塑性劲缩阶段，当到转折点Fz点时，曲线上升，进入沥青蠕变阶段。在全过程中，屈服应变能为E=LMAX×FMAX，FMAX和LMAX分别为沥青拉伸弹性过程中最大拉力及弹性最大拉升距离，反映沥青弹性阶段能量的存储能力；拉断功为ABCDF闭合区域的积分，为SABCDF，反映沥青断裂时，沥青的应变能全部释放才会断裂；韧性比为SCDFE/SABE。

1 试验设计

通过对普通沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青进行测力延度试验，研究拉伸过程中测力延度曲线表征的屈服应变能E、拉断功W、韧性比R和延度对沥青低温性能的反应能力。

图1 测力延度试验结果曲线图

试验中普通沥青选用中海70号普通沥青；改性沥青选用燕山石化1301线型SBS改性沥青，SBS剂量为2%、3%、4%、5%；橡胶沥青选用60目的橡胶粉，剂量为1%、2%、3%、4%。通过改性后运用全自动沥青延度试验仪进行试验，温度选用5℃，拉伸速度为5 cm/min[5]，记录试验过程中拉力与拉伸长度的关系。

2 试验结果及分析

对不同剂量SBS改性沥青及老化后SBS改性沥青进行测力延度试验，试验结果见表1、表2。

表1 SBS改性沥青测力延度试验结果

表2 4%SBS改性+橡胶粉测力延度试验结果

图2 不同测力延度参数与SBS/胶粉掺量的关系

从试验结果来看，SBS改性沥青老化前后均随SBS改性剂剂量的增加，弹性阶段延度拉力峰值FMAX明显增大，弹性变形值略有增加，相应屈服应变能也增大，但屈服应变能增大不太明显。表明SBS改性剂对沥青弹性阶段的屈服应变能值影响较小，这也证实了Shuler等人的观点。

拉断功包括沥青变形过程中弹性应变能与塑性应变能，反映沥青从外力拉伸开始到试件断裂，外力对沥青所做的功。从SBS改性沥青拉断功来看，随SBS剂量的增加，拉断功单调增加；老化后虽然屈服应变能增加，但拉断功及韧性比降低，原因是老化使沥青轻质组份挥发、老化，沥青质增加，从而引起沥青的变硬，弹性变形能力增强。拉断功可以全面反映沥青从拉伸起到断裂前沥青吸收能量的能力。

改性沥青韧性比反映改性沥青在拉伸破坏过程中塑性变形吸收的能量与弹性变形吸收能量的比值。SBS改性沥青韧性比随SBS剂量的增加，呈先增长后降低的趋势，当SBS含量约4%时，韧性比达最大。提高SBS改性剂剂量时，韧性比反而有减小的趋势。延度结果与韧性比结果趋势有很好的一致性，但与拉断功变化趋势不同。

从SBS改性沥青测力延度试验结果屈服应变能、拉断功、韧性比、延度指标来看，拉断功能够反映沥青整个弹性变形及塑性蠕变阶段的所有能量变化特征，而屈服应变能、韧性比、延度只是反映沥青变形过程中的一阶段的性能，韧性比可以反映沥青在塑性变形过程中应力松弛能力。

4%SBS改性沥青添加不同剂量橡胶粉，老化前韧性比、延度均随剂量的增加呈单调下降的曲线，拉断功呈先下降后增加的变化，但总体趋势呈上升趋势。老化后屈服应变能、拉断功、韧性比、延度曲线变化趋势基本相同。选用拉断功相对其他参数将更有效地评价复合改性沥青的低温性能。

3 结论

a）随SBS改性沥青剂量的增加，延度试验结果中屈服应变能、拉断功均增加，韧性比及延度均出现先增加后减小的趋势，而拉断功为沥青从弹性阶段到塑性阶段全过程应变能吸收的量度，拉断功将更为全面评价改性沥青的低温延伸性能，而屈服应变能、韧性比及延度只是评价改性沥青受拉状态的一个阶段性评价参数。

b）韧性比可以评价改性沥青塑性能力与弹性能力所占的比例，韧性比达到最大值后继续提高SBS改性剂的剂量，SBS改性沥青的稠度将进一步增大，从而使SBS改性剂的延展性能受阻，降低了其塑性性能，所以韧性比可以辅助用于确定改性沥青中改性剂的合理剂量。

c）随4%SBS改性沥青中橡胶粉剂量的增加，韧性比降低，延度降低，屈服应变能总体趋势增加。从拉断功来看，随橡胶粉剂量的增加拉断功增加。表明此复合改性沥青弹性变形能力增强，塑性变形能力减弱，总断裂应变能增加。所以，拉断功用于评价复合改性沥青的低温性能同样适用。