再生SBS改性沥青疲劳性能研究_李国.pdf
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1、-93-再生 SBS 改性沥青疲劳性能研究李 国(山西省交通规划勘察设计院有限公司,山西 太原 030032)摘要:采用动态流变剪切仪测试不同老化程度的改性沥青复数模量,并采用控制变量法固定旧沥青掺量改变针入度和固定针入度改变旧沥青掺量得到其复数模量的衰减曲线。对针入度、黏度、软化点、弹性恢复率对再生沥青疲劳特性与疲劳寿命影响的显著性进行了对比分析。结果表明:旧沥青掺量相较于新沥青针入度等级对再生沥青疲劳特性的影响更加显著;针入度与弹性恢复率对再生沥青的疲劳特性影响显著,证明再生剂和新 SBS 改性沥青的选择尤为重要。关键词:疲劳性能;控制变量;复数模量;再生沥青;重复加载试验中图分类号:U4
2、14.217 文献标识码:AStudy on fatigue properties of regenerated SBS-modified bitumenLi Guo(Shanxi Provincial Transportation Planning Survey and Design Institute Co.,Ltd.,Shanxi Taiyuan 030032 China)Abstract:The complex modulus of modified asphalt with different aging degrees was tested by dynamic rheologic
3、al shear tester,and the attenuation curves of the complex modulus were obtained by fixing the change of needle entry degree of old bitumen doping and the fixed needle penetration degree of old bitumen by using control variable method.The significance of the effects of needle penetration,viscosity,so
4、ftening point and elastic recovery rate on the fatigue characteristics and fatigue life of regenerated asphalt were also analyzed.The results show that the effect of the old asphalt doping on the fatigue characteristics of the regenerated asphalt is more significant than that of the new asphalt inje
5、ction level,and the needle penetration and elastic recovery rate have a significant effect on the fatigue characteristics of the regenerated asphalt,which proves that the choice of regenerative agent and new SBS modified asphalt is particularly important.Key words:fatigue performance;control variabl
6、es;complex modulus;regenerated asphalt;repetitive loading experiments引言再生沥青的出现极大地推动了路面材料向更加环保的方向前进,再生沥青的路用性能决定着其是否具有更高的经济价值与环保价值。曹贵等1通过设计具有 3 因素 5 水平的正交试验,利用动态剪切流变仪对不同的SBS改性沥青的疲劳因子进行测试,在 25 的情况下比较各自损失的剪切模量,得出基质沥青对改性沥青的疲劳特性影响最大,不同改性剂的掺量对疲劳特性影响最小。王玉杰2利用红外光谱等试验对 SBS 改性沥青的老化特性和机理进行了探究。王民等3为了揭示不同超热温度对 SB
7、S 改性沥青的微观机理及疲劳特性的影响,通过凝胶渗透色谱法和傅里叶变换红外光谱法实时追踪扫描了细观尺度下 SBS 改性沥青在不同超热温度的分子基团的变化规律,研究表明在 250 的老化温度下,SBS 改性沥青与 163 老化相比羰基峰高提高了 17倍。目前大部分研究集中于改性沥青的疲劳特性影响因素以及其在高低温下的性能表现,对于其疲劳特性的研究相对较少。1 原材料1.1 再生剂选用 RA-250 型再生剂,性能指标见表 1。表 1 再生剂主要性能指标试验项目实测技术要求60 黏度/cSt18 52012 500 37 500闪点/300 220旋转薄膜烘箱试验前后黏度比/%1.02 3旋转薄膜
8、烘箱试验前后质量变化/%-0.01 315 密度/(gcm-3)0.859实测记录收稿日期:2022-05-08作者简介:李国(1985),男,山西朔州人,高级工程师。李 国:再生 SBS 改性沥青疲劳性能研究-94-1.2 老化 SBS 改性沥青通过旋转薄膜烘箱试验,得到 3 组不同老化程度的样本,记原样沥针入度等级为 P50,其它 3 组对应的针入度等级分别为P35、P25、P15,性能指标见表2。表 2 原样和老化 SBS 改性沥青性能指标针入度等级25 针入度/(0.1 mm)135 黏度/(Pas)软化点/25 弹性恢复率/%P50502.2457398P35352.6127192P
9、25253.9857486P15155.42377821.3 新 SBS 改性沥青通过添加不同量 RA-250 的再生剂制备,记不同针入度新改性沥青为 P50、P75、P85、P100、P110、P120,性能指标见表 3。表 3 新 SBS 改性沥青性能指标针入度等级25 针入度/(0.1 mm)135 黏度/(Pas)软化点/25 弹性恢复率/%P50502.3575.099P75751.5973.099P85851.4072.099P1001001.2970.099P1101101.2168.099P1201201.0567.0991.4 再生 SBS 改性沥青采取控制变量法,在针入度不
10、变的情况下掺加不同量的老化沥青和在掺量不变的情况下得到多个针入度等级的再生改性沥青两种方式。2 试验仪器与方法动态剪切流变仪采用 SmartPave,最大扭矩为 200 mNm,最大转速为 3 000 rpm,频率范围为 10-7 628 rad/s,扭矩分辨率 0.1 nNm。采用动态剪切流变仪进行重复加载试验,通过相位角复数模量等参数描述沥青的抗疲劳特性。通过分析老化沥青复数模量衰变曲线和针入度不同的新 SBS 改性沥青复数模量衰变曲线,然后再采用控制变量法,分别固定针入度和旧沥青掺量从而分析其两者分别对再生 SBS改性沥青的疲劳特性与疲劳寿命的影响。通过 SPSS软件,采用多元回归分析,
11、得到针入度、黏度、软化点、弹性恢复率对再生沥青疲劳特性影响的显著性大小,最终得出影响再生改性沥青疲劳性能的关键变量。3 结果与分析3.1 老化程度对疲劳性能影响沥青老化程度与 SBS 改性沥青复数模量的关系曲线见图 1。051015202530354045加载次数/104次复数模量G*/MPaP50R35R25R15454035302520151050复数模量/MPa加载次数/104次0 2 4 6 8 10 12 14 16R35R25R15R35R25R15P50R25R35R15图 1 老化程度对 SBS 改性沥青复数模量影响由图 1 可得,老化程度越严重的沥青,其复数模量越大,针入度等
12、级为 R15时,针入度最小,老化程度最为严重,相应的复数模量达到了 39.8 MPa,而针入度等级为 R25和 R35时对应的复数模量分别为34.8 MPa 和 39.8 MPa,起始模量随着沥青老化程度的加重随之增加。老化程度越大的 SBS 改性沥青在6104加载次数前的变化率相应越大,然后逐渐变得平坦。即老化越严重的改性沥青其复数模量变化率也就越大,这是由于老化的沥青变硬,逐渐失去弹性,恢复性能变差。老化越严重的 SBS 改性沥青,其复数模量的减少幅度也最大,例如针入度等级为R15时,从初始模量到平稳阶段,衰减了 95%,针入度等级为 R25时,衰减了 90%,可以反映出老化沥青抵抗破坏能
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