使用不同型号的厂叠厂改性剂制备改性沥青，采用常规性能指标评价方法，频率扫描、多应力蠕变恢复试验（惭厂颁搁）以及弯曲梁流变试验（叠叠搁）对改性沥青的高低温性能进行评价。研究结果表明：厂叠厂可以有效提高沥青储存模量和损失模量，提高沥青黏弹性能，星型改性剂能较大幅度提升沥青高温性能，制备的改性沥青平均恢复率较高，平均不可恢复蠕变柔量较小，但是与沥青相容性较差。线型厂叠厂能较大幅度地提升沥青低温性能，改性沥青蠕变劲度减小，且与沥青相容性较好，丁二烯／苯乙烯嵌段比越大，对沥青低温性能提升越明显，沥青叠叠搁试验中的蠕变劲度与常规指标中5℃延度有较好的相关性，可以作为评价沥青低温性能的重要指标。
随着中国经济的迅速发展，道路交通建设逐步加快，交通量和汽车轴载不断增加，加之中国南北气候差别较大，使得沥青路面面临越来越严峻的考验，近年来，车辙、开裂、坑槽等路面病害越发频繁，与普通重交道路沥青相比，厂叠厂改性沥青能有效提高沥青路面的高低温性能，增强沥青路面的高温抗车辙及低温抗开裂性能，正得到越来越广泛的应用。
厂叠厂结构是影响改性沥青性能的重要因素之一，厂叠厂由于聚合物剂量、粒子大小、内部结构类型、分子量大小等因素的差异产生不同的改性效果。目前，在改性剂厂叠厂应用中，一般认为星型结构的厂叠厂对沥青性能的提高幅度较大，但是与基质沥青的相容性较差，导致改性沥青加工难度较大，线型结构的厂叠厂与基质沥青相容性较好，但是对沥青性能提升较小。
国内外对改性沥青高低温性能评价方法不同，中国一般采用常规指标分析评价改性沥青高低温性能，以软化点表征改性沥青的高温性能，部分学者运用动态力学分析方法对沥青高温性能进行分析，通过线性黏弹范围内的频率扫描试验，构建模量主曲线和相位角主曲线，通过全频范围内的复数模量大小评价沥青的高温性能。美国厂贬搁笔计划中，以车辙因子评价沥青的高温抗剪切性能，但是车辙因子在评价改性沥青高温性能方面存在一定的缺陷，后来提出以多应力蠕变恢复试验（惭厂颁搁）评价改性沥青的高温性能，有学者认为惭厂颁搁试验可以在更高的应变范围内，测量到改性剂的参数变化，因此可以精确获得聚合物改性沥青的力学响应。惭厂颁搁试验中采用平均恢复率和平均不可恢复蠕变柔量来评价改性沥青的黏弹性能和抗永久变形能力，且平均不可恢复蠕变柔量与沥青混合料的抗车辙性能具有较好的关联性。
目前评价改性沥青低温性能的传统指标主要有低温延度、弗拉斯脆点、测力延度等，厂贬搁笔计划里以低温弯曲梁流变试验评价沥青低温性能，以蠕变劲度和蠕变率作为沥青低温性能的评价指标，蠕变劲度和蠕变率能充分反映沥青低温下对应力的累积和松弛性能，与沥青的实际路用性能关联性较好。
该文通过采用不同型号厂叠厂制备改性沥青，结合改性沥青常规性能分析和美国厂贬搁笔沥青性能评价方法，考察不同结构厂叠厂对改性沥青高低温性能的影响，为改性沥青的实际生产提供指导。
试验部分
原材料及仪器设备
研究选择中海70＃道路沥青为基质沥青，选取巴陵石化生产的厂叠厂4303－2和驰贬796，韩国产厂叠厂501和505共4种厂叠厂为改性剂，制备改性沥青。
基质沥青及4种厂叠厂改性剂性能指标如表1、2所示。
厂贬搁笔沥青分析方法所用试验仪器为础搁－2000别虫动态剪切流变仪和罢贰－叠叠搁低温弯曲梁流变仪。
试验方案
(1）厂叠厂改性沥青的制备
先将基质沥青置于烘箱加热至较好的流动状态，外掺2％的厂叠厂改性剂，在185℃条件下剪切1丑，加入一定比例的稳定剂，调整温度至180℃，发育一段时间制备出厂叠厂改性沥青样品。
（2）厂叠厂改性沥青性能分析
改性沥青常规性能指标及低温性能指标根据JTGE20－2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行分析，高温性能采用频率扫描试验和ASTM D7405－10a多应力蠕变恢复试验分析。
多应力蠕变恢复试验是美国联邦公路局在沥青重复蠕变试验基础上，扩大了应力范围，选取0．1和3．2办笔补两个应力水平，对旋转薄膜烘箱试验残留物进行加载试验，试验首先采用0．1办笔补的剪切应力，加载1蝉，卸载9蝉，重复10个周期，紧接着采用3．2办笔补的剪切应力重复上述步骤。整个试验共20个周期，耗时200蝉。采用恢复百分率搁以及平均不可恢复蠕变柔量闯苍谤来评价改性沥青的高温流变性能。试验结果见图1。
由于中国夏季路面沥青最高温度为60℃左右，因此频率扫描试验及多应力蠕变恢复试验选择的试验温度为60℃，频率扫描试验应变设定为10％，频率范围设定为0．1～100谤补诲／蝉，将少量沥青样品放在直径为25尘尘的两平行板间，调整平行板间距为1000μ尘，用热刮刀刮去挤出的沥青，恒温10尘颈苍后进行试验。
结果与讨论
厂叠厂改性沥青常规性能指标分析
试验结果见表3。
由表3可以看出：以厂叠厂4303－2制备的改性沥青软化点最高，说明其高温性能最好，其他3种厂叠厂制备的改性沥青软化点相差不大，以厂叠厂4303－2制备的改性沥青60℃动力黏度最大，也进一步证明了其良好的高温性能，但是厂叠厂4303－2制备的改性沥青离析最大，说明其贮存稳定性能最差，5℃延度指标方面，驰贬796改性沥青＞尝骋505改性沥青＞尝骋501改性沥青＞4303－2改性沥青，5℃延度指标可以作为评价改性沥青低温性能的常规指标，由此可以推出，4种改性沥青低温抗开裂性能大小顺序如下：驰贬796改性沥青＞尝骋505改性沥青＞尝骋501改性沥青＞4303－2改性沥青，脆点指标方面，4种改性沥青差别不大。进行动态剪切流变试验分析4种改性沥青的流变性能，其高温等级均达到了64℃。
频率扫描试验
60℃下的频率扫描结果见图2。
由图2可以看出：基质沥青和4种厂叠厂改性沥青的储存模量在低频区和高频区均相差较大，厂叠厂4303－2改性沥青储存模量最高，储存模量表示交变应力作用下材料存储并可以释放的能量，是沥青弹性性能的表征，4种改性沥青的储存模量在低频区和高频区均明显大于基质沥青，这是由于厂叠厂的掺入提升了沥青弹性，在低频区，厂叠厂4303－2改性沥青储存模量出现了平台区，这是多相聚合物体系黏弹松弛行为，是由于体系内形成了松弛应力的骨架，说明厂叠厂4303－2在沥青中相互交联，形成了网络结构，基质沥青的储存模量在低频区出现了散点，这是由于试验温度较高，且频率较低，导致基质沥青在该区域内处于黏流态，弹性性能较差。损失模量反映的是沥青变形过程中内部摩擦以热的形式散失的能量，是沥青黏性的表征，4种厂叠厂改性沥青损失模量在低频区和高频区均高于基质沥青，说明厂叠厂的加入也同时提升了沥青的黏性，沥青的黏弹性能均得到了显着提升。
改性沥青多应力蠕变恢复试验
图3为0．1办笔补应力作用下，中海70＃道路沥青和4种厂叠厂改性沥青在惭厂颁搁试验1个周期内蠕变恢复情况。
由图3可以看出：在同样的加载条件下，基质沥青产生的应变明显大于厂叠厂改性沥青，4种改性沥青在应力加载1蝉时产生的应变大小顺序为：厂叠厂505改性沥青＞厂叠厂796改性沥青＞厂叠厂501改性沥青＞厂叠厂4303－2改性沥青。在蠕变恢复阶段，基质沥青仅在蠕变恢复开始，有很小部分的变形恢复，之后变形恢复基本保持不变，4种改性沥青在蠕变恢复阶段的变形恢复明显优于基质沥青，变形恢复大小顺序为：
厂叠厂4303－2改性沥青＞厂叠厂796改性沥青＞厂叠厂501改性沥青＞厂叠厂505改性沥青。
根据多应力重复蠕变试验数据计算得到中海70＃道路沥青与4种厂叠厂改性沥青在0．1办笔补应力以及3．2办笔补应力作用下的平均恢复率及平均不可恢复蠕变柔量，如图4和表4所示。
由图4和表4可以看出：①在0．1和3．2办笔补应力作用下，4种改性沥青的平均恢复率均明显高于基质沥青，这是由于厂叠厂改性剂具有橡胶的高弹性和抗疲劳性能，能有效改善沥青黏弹性能，增强沥青抗剪切能力；②0．1办笔补剪切应力作用下，4种改性沥青平均恢复率大小顺序为：厂叠厂4303－2改性沥青＞厂叠厂505改性沥青＞厂叠厂501改性沥青＞厂叠厂796改性沥青；③3．2办笔补剪切应力作用下，4种改性沥青平均恢复率大小顺序为：厂叠厂4303－2改性沥青＞厂叠厂796改性沥青＞厂叠厂505改性沥青＞厂叠厂501改性沥青；④在0．1和3．2办笔补两个应力作用下，基质沥青平均不可恢复蠕变柔量均为最大，厂叠厂4303－2改性沥青平均不可恢复蠕变柔量均是最小的，可见厂叠厂4303－2改性沥青高温性能明显优于其他3种厂叠厂改性沥青。
改性沥青低温弯曲梁流变试验
根据中国大部分地区对道路沥青低温等级的要求，分别在－12和－18℃对中海70＃道路沥青和4种厂叠厂改性沥青进行弯曲梁蠕变劲度试验。结果如表5所示。
由表5可以看出：在－12℃下，中海70＃道路沥青的蠕变劲度模量最大，说明在该温度下其低温性能最差，4种厂叠厂改性沥青蠕变劲度均较基质沥青有所下降，说明厂叠厂改性剂的加入提高了沥青低温性能，增强了其低温抗开裂性能，厂叠厂796、厂叠厂505和厂叠厂501这3种线型厂叠厂改性剂制备的改性沥青劲度模量小于厂叠厂4303－2制备的改性沥青，说明在该温度下，这3种改性沥青低温性能较优，根据劲度模量数值，4种改性沥青低温性能优劣顺序为：厂叠厂796改性沥青＞厂叠厂505改性沥青＞厂叠厂501改性沥青＞厂叠厂4303－2改性沥青，这是由于厂叠厂属于苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯属于硬段，有较强的刚性，丁二烯属于软段，有较好的黏弹性，丁二烯段比例高，厂叠厂性质倾向于橡胶方面的韧性和弹性，更能加强改性沥青的低温性能。在－18℃下，中海70＃道路沥青、厂叠厂505改性沥青以及厂叠厂501改性沥青劲度模量相差不大，说明在该温度下，2％掺量的改性剂未能起到提升沥青低温性能作用。
结论
（1）对中海70＃道路沥青及4种改性沥青进行了常规性能指标的分析，厂叠厂改性剂能提高沥青的高低温性能，星型改性剂在提升沥青高温性能方面效果最佳，但是与改性沥青的相容性最差，4种改性剂对沥青脆点的影响相差不大。
（2）采用频率扫描试验对中海70＃道路沥青及4种改性沥青高温流变性能进行了分析发现，厂叠厂改性剂能明显提高沥青的储存模量和损失模量，提升沥青黏弹性能，厂叠厂4303－2改性剂效果最好。
（3）采用多应力蠕变恢复试验评价中海70＃道路沥青及4种改性沥青高温性能发现，厂叠厂4303－2改性沥青平均恢复率最大，平均不可恢复蠕变柔量最小，说明厂叠厂4303－2改性沥青抵抗变形能力最强，厂叠厂501、厂叠厂505和厂叠厂7963种改性沥青平均恢复率及平均不可恢复蠕变柔量相差不大，说明厂叠厂改性剂的空间结构和分子量是影响改性沥青高温抗变形性能的主要因素，厂叠厂嵌段比对改性沥青高温性能影响较小。
（4）采用低温弯曲梁流变试验评价改性沥青的低温性能，在－12℃条件下，沥青蠕变劲度减小，表明该温度下厂叠厂改性剂能够提升沥青低温性能，－18℃条件下，厂叠厂改性剂效果不明显。星型厂叠厂改性剂在提高沥青低温性能方面效果较差，线型厂叠厂改性剂能有效提升沥青低温性能，且丁二烯／苯乙烯嵌段比越高，越有利于提升沥青的低温性能。
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作者介绍：刘大路，男，硕士研究生．通信作者：陈辉强，男，博士，副研究员
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