橡胶沥青高温黏弹性能试验研究

摘要

橡胶沥青作为一种路用性能优良的材料，由于其突出的节能、降噪和环保优势，在我国高等级沥青路面中已被广泛地应用。同时由于橡胶沥青的胶粉掺量较高、结构复杂，采用常规的沥青高温性能评价方法往往很难反映其在高温条件下的受力特点，有必要采用黏弹性理论分析方法，从不同的角度描述其高温黏弹性能变化规律，对于全面准确地评价橡胶沥青的高温性能具有重要的意义。
　　本研究利用常规试验、动态试验和蠕变试验全面分析了不同改性方法、不同掺量、不同老化状态的橡胶沥青高温黏弹性能变化规律，找出了温度、频率、应力等试验因素与橡胶沥青高温黏弹参数的关系。
　　首先，选取了东海牌70＃基质沥青、虹磊60目斜交胎胶粉和维他连接剂TOR为原材料，设计制备了两种改性方法、7种掺量的橡胶沥青，测试了其RTFOT前后的常规高温指标软化点和60℃动力黏度。研究表明:橡胶沥青的这两个常规指标相关性较好，并发现TOR橡胶沥青和普通橡胶沥青的原样和RTFOT（旋转薄膜烘箱试验）后试样的软化点和60℃动力黏度均随胶粉掺量的增加呈现递增的趋势;不同掺量的TOR橡胶沥青的软化点和60℃动力黏度均明显大于同掺量普通橡胶沥青;RTFOT后试样的软化点和60℃动力黏度基本大于同掺量、同改性方法的原样橡胶沥青。
　　其次，利用动态黏弹力学理论对橡胶沥青进行高温范围内的动态力学分析。根据应变扫描试验确定橡胶沥青的线性黏弹范围;通过温度扫描试验，得到相位角δ、复数模量G*、抗车辙因子G*/sinδ随温度变化的规律:通过频率扫描试验，利用时温等效原理得到相位角δ和复数模量G*主曲线。研究表明:随着温度的升高，橡胶沥青的相位角逐渐递减，复数模量和抗车辙因子呈现急剧递减的趋势;高温黏弹参数抗车辙因子G*/sinδ与温度T有lg(G*/sinδ)=A·T+B的关系，可用|A|来反映橡胶沥青高温范围内的温度敏感性，|A|越小，温度敏感性越小;频率和温度对橡胶沥青高温黏弹性能的影响具有等效作用;胶粉掺量为18％的TOR橡胶沥青高温黏弹性能最佳。
　　最后，利用蠕变试验分析了橡胶沥青的高温黏弹性能，由静态蠕变试验数据拟合得到橡胶沥青的零剪切黏度ZSV，由重复蠕变恢复试验数据拟合得到橡胶沥青的蠕变劲度Gv，并利用这两个高温黏弹指标对橡胶沥青高温黏弹性能进行评价。研究表明:胶粉掺量越高，加载应力越小，由静态蠕变试验拟合出的零剪切黏度值越小;从重复蠕变恢复试验拟合出的蠕变劲度Gv表明胶粉掺量在15％～18％范围内橡胶沥青的高温黏弹性能最好;橡胶沥青的蠕变劲度随应力的增大呈现先增大后减小的趋势，在100Pa应力水平时蠕变劲度Gv达到最大值。
　　以上研究成果为准确评价橡胶沥青的高温黏弹性能提供必要的依据，为充分发挥其高温性能优越性打下良好的基础。