DSR对改性沥青PG分级的影响研究

DSR对改性沥青PG分级的影响研究

李桂花

佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司广东佛山528500

摘要：我们所见到的公路路面、桥面、机场跑道等，这些路面的主要原料都是沥青，本文主要分析了DSR对改性沥青PG等级的影响研究，首先阐述了普通沥青和改性沥青的不同，其次通过DSR实验所提供的测试参数来研究分析老化前后普通沥青和改性沥青的PG等级变化。

关键词：DSR；改性沥青；PG分级；影响研究

沥青主要是应用于路面的主要材料，并且得到了广泛的认可，然而在加工和应用沥青的过程中，会出现很多影响因素使沥青的性质发生改变，影响路面的使用性能，所以通过DSR这种动态剪切流变仪来测试分析一定的实验条件对改性沥青的PG分级的影响，以此来对分析短期沥青老化的实验条件，DSR是应用于测定中等温度下沥青结合料的高温稳定性的仪器，是一种平行式的流变仪，通过利用DSR进行普通沥青和改性沥青的短期老化试验，测定相位角、车辙因子（粘性变形），疲劳开裂因子（硬性变形）等参数，分析技术要求对改性沥青的适用性。

一、改性沥青与普通沥青的区别简单来说，改性沥青是在普通沥青的基础上添加了外加剂，改变了沥青的某些性能，如提高了温度稳定性、延缓了沥青的老化等，就是改性之后，沥青的性能在某方面有了很大的提高。首先，改性沥青与普通沥青的组成成分不同，对于普通沥青主要是由非金属衍生物与碳氢化合物组成的，是一种黑色发褐色的混合体，属于高粘度的有机液，可以与二硫化碳相融。而改性沥青，在普通沥青的基本组成上，又加入了橡胶、高分子聚合物、树脂等其他物质，这些加入的物质可以统称为改性剂，将沥青改性，改变某些沥青的性能，比如抗高温、抗老化等，使沥青的性能得以提升。其次，普通沥青与改性沥青的使用范围不一样，对于改性沥青来说，主要是以优质的道路沥青为基础再添加一些聚合物，是在普通沥青的基础上再加工，使沥青的性能更加优良，常见的有SBS改性沥青、普通改性沥青和胶粉改性沥青等，更多的使用在高速公路和机场跑道等特殊场所，而普通沥青由于造价成本低，则更为广泛地使用在城市公路路面上。

二、DSR对改性沥青PG分级的影响研究

公路战略研究计划是1987年开始提出的测量沥青性能的实验，同时也出台了一套实验方法，并提出了新的沥青胶结料规范，是衡量沥青分级性能评价的指标，并于1993年形成了superpave体系，是公路战略研究计划的最终成果，主要包括规定沥青胶结料和矿物结料性质，沥青混合料的设计和分析路面性能等主要内容，本文讨论的动态剪切流变仪即DSR就是在superpave体系中，应用于测定中等温度下沥青结合料的高温稳定性的仪器，是一种平行式的流变仪，由平行金属板、加载设备和数据采集系统等组成，将沥青样品放置于平行的金属板之间来进行测试，测试胶料的物理特性，例如硬度、弹性和粘度等，测试参数包括相位角、车辙因子、复数模量和疲劳开裂因子等。

1、选用的材料使用DSR进行测试需要使用颗粒尺寸小于250um的沥青胶料，使用一组普通沥青原样和三组添加了不同的SBS改性剂的改性沥青原样。

2、主要影响参数

2.1车辙因子车辙主要是指的测量胶料的粘性变形，要强调车辙的规范要求，胶料原样的车辙因子至少为1千帕，在烘箱内老化后要至少为2.2千帕，小于1千帕和2.2千帕的数值的胶料质地太软则不能够实现永久抗变形，也就是车辙性能较差。

2.2疲劳开裂因子疲劳开裂因子指的是胶料的弹性变形，一般要求胶料原样的疲劳开裂因子不多于5000千帕，如果数值大于5000千帕，则说明胶料太硬，在使用时容易发生疲劳开裂。

2.3沥青性能分级利用DSR提供分级参数的测试依据，根据原始、PAV老化等不同的老化条件下测试沥青在不同的温度下的车辙因子和疲劳开裂因子，来对沥青进行等级划分。

3、实验条件和技术要求为了模拟实际的路面使用状态，需要为实验设置不同的条件，采用应变控制模式，将原样沥青和短期老化的沥青分别在不同温度下比较各参数，同时在进行实验室要遵循一定的实验技术要求，包括实验板为表面光滑的金属板；环境室，加热或者冷却的试件介质不能够影响沥青本身的性能；温度控制器，在5摄氏度到85摄氏度之内将温度控制在实验温度；加载设备，加载方式可以使用应变控制荷载和应力控制荷载；控制利数据采集系统，应该满足T0628-1中所规定的精度要求等等。

4、实验结果分析对不同沥青在前后不同温度下的DSR，实验参数进行比较，通常可以发现，在短期的老化后无论是普通沥青和改性沥青它们的各个因素，例如相位角，车辙因子和疲劳开裂因子等都有不同程度的增加，相较于改性沥青来说，普通沥青改变温度后增加幅度较大，其中对于相位角的增加量在老化前后很小，在实验过程中可以忽略不计。在所测定的实验参数中，车辙因子在PG分级规范中代表胶料抗永久变形的能力，车辙因子越大的胶料，用于较高的路面设计温度下越好，在实际应用当中要遵循公路战略规划有相关的规定，胶料原样的车辙因子不得小于1千帕，老化后的车辙因子不得小于2.2千帕，如果小于规定值就不满足高温的性能要求，需要降级使用。对于变温前后符合一定规律的PG分级为同一等级，对于改性沥青来说，在变温前使用的PG等级越高，在变温后使用的PG等级越低，有时甚至低于两个等级，对改性剂的剂量来说，剂量越大，PG等级的相差越大，这主要是由于在变温后，改性沥青一般情况下粘度较大，普通沥青的老化程度要大于改性沥青，普通沥青短期老化前后车子因子比大约为2.2，而改性沥青则小于2.0，所以老化前后，车辙因子比越小的沥青在老化后的等PG等级相差就越大，对于改性来说，其抗氧化性能的提高，主要有改性沥青中沥青所占的比重随着改性剂的增加而下降，并且在加工储存过程当中，部分油份逐渐包含于改性剂之中，使得沥青的结构发生变化，包含于改性剂中的油份在加工过程中不会受到改性剂的保护，并且改性剂中的高分子成分的抗氧化能力也较强，所以改性沥青的抗氧化能力比普通沥青要强。在公路战略规范中，残留沥青的分级指数是老化前的2.2倍。由于改性沥青粘稠，流动性不足，所造成的老化程度不充分，使车辙因子没有显著的变化，或者没有达到老化前的2.2倍，会出现老化后PG等级降级的现象，经过实验可以发现，由于改性沥青在实验中不易流动，所以在进行实验过程时可以考虑添加一个与螺旋瓶高度一致的钢棒，在螺旋瓶转动的同时可以带动钢棒转动，帮助沥青形成薄膜。5结束语通过DSR实验可以发现经过短期老化过后不管是普通沥青还是改性沥青，它们的相位角、车辙因子和疲劳开裂因子都会发生不同程度的增加，普通沥青的参数增加幅度要比改性沥青的大，普通沥青的PG等级在老化前后保持不变，而改性沥青由于抗高温抗老化的性能较强，所以在老化后的PG等级要降低，在实验中需要注意，增加钢棒以改变时实验条件，减少改性沥青不受粘稠性的影响，并且实验温度要参考施工过程中的控制温度，实际上改性沥青的施工温度要比普通沥青高大约10~20摄氏度，对于老化前后pg等级评价的不足，还需要通过实验条件和相关技术指标上加以改进。

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