橡胶沥青流变性能进展

橡胶沥青流变性能研究进展

摘要：橡胶沥青的流变性能对进一步提高橡胶沥青的优越性具有指导意义，针对目前国内外关于橡胶沥青流变性能的研究状况，本文对橡胶沥青流变性的评价方法、影响因素进行了评述。针对目前国内外的研究现状，提出了橡胶沥青流变性研究的不足：1、橡胶沥青的流变模型与传统沥青不同，仍然用传统的方法来评价橡胶沥青显得不足；2、沥青流变性的优劣不等价与混合料的性能，评价不同改性沥青混合料的性能要结合影响混合料性能特定的因素：油石比、混合料级配等。

关键词：橡胶沥青流变性能评价方法影响因素性能对比

引言：从轮胎中回收的橡胶作为一种弹性粘合添加剂已经被广泛地应用在路面工程中。破碎轮胎胶粉改性沥青展现出良好的力学性能，提高了路面的耐久性，减少了反射裂缝和良好的抗疲劳性能。此外，从环境的角度来看，废旧轮胎橡胶作为沥青改性剂来使用对解决资源的浪费和轮胎的处置是有利的。

1、橡胶沥青流变性能的评价方法

1.1brookf ield 试验方法

t.j.lougheed 等人用brookf ield 试验来研究废胶粉（crm）沥青混合料的粘度性质，发现crm加入混合料后，由于芳香族油的吸收和橡胶颗粒膨胀，混合料粘度增加。随着橡胶比例的增加，对粘度的影响越明显。brookf ield试验方法是astm标准中橡胶沥青制定的测试方法，其测试过程如下：要求黏度计具有四个以上的可

调转速，剪切速率的范围是0.1-50s-1，分为a、b、c三种测试方法，a：通过测定恒定剪切速率下的扭矩，测定非牛顿材料的表观黏度，建议采用两种以上的速率更能确定流体的粘度。b、c：采用一系列的旋转速率来确定剪切变稀和触变性的非牛顿流体的性能。

1.2动态剪切流变试验

美国战略公路研究计划（shrp）在沥青结合料路用性能规范中提出评价沥青结合料高温稳定性和中等温度条件下疲劳特性的指标是采用动态剪切流变仪（dsr）。通过测量沥青胶结料的复数剪切模量（g*）和相位角（δ）来表征沥青胶结料的粘性和弹性性质。g*是材料重复剪切变形时总阻力的度量，包括两部分：实数部分储存弹性模量（g′）和虚数部分损失弹性模量（g″）。δ是由于材料粘性成分的影响，当对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步，滞后一个角度而产生的。

shrp在沥青结合料路用性能规范中要求对原样沥青及旋转薄膜烘箱老化后残留沥青分别进行dsr试验来评价沥青的抗永久变形能力。shrp规范定义g*/sinδ为车辙因子，其值越大，表明沥青的抗永久变形能力越强。因此以最高路面设计温度下沥青结合料的dsr 试验指标g*/sinδ作为沥青结合料的高温评价指标，沥青材料的g*/sinδ指标应满足以下要求：1、原样沥青的g*/sinδ不得小于1.0kpa；2、rtfot后残留沥青的g*/sinδ不得小于2.2kpa。这一试验适用的温度范围为5-85℃，g*在0.1-1000kpa范围内。

2、橡胶沥青流变性能的影响因素

2.1橡胶粉粒径对流变性的影响

研究发现废橡胶粉对沥青g′、g″的改变随着橡胶粉颗粒粒径的增加而增加，而且由于橡胶的加入，沥青表现出从大范围剪变率的牛顿体性质到剪切变稀性质的变化，因此流变曲线表现出了粘度从不变（低剪变率区）到减小（幂律区）的变化。所以橡胶粉改性沥青的流变性质可以用carreau 模型来描述。

从试验结果表明：随橡胶颗粒粒径呈指数增长的关系。橡胶颗粒粒径越大，沥青的粘度越高。

3、橡胶沥青与其它改性沥青流变性能的对比

三种改性沥青在高温下的车辙因子和常温下的复合模量、损失弹性模量数据表明，sbs/橡胶粉复合改性沥青较另外两种改性沥青抗高温能力不足、常温的疲劳性能较差；sbs改性沥青抗高温能力稍弱，但常温疲劳性能最好；橡胶沥青的抗高温能力远高于其余两者，且在常温高频下的疲劳性能较sbs/橡胶粉改性沥青要好，较sbs改性沥青稍差，但在低频下的疲劳性能是三者中最差的，这表明橡胶沥青在重交通下的疲劳性能比sbs/橡胶粉复合改性沥青要好。

4、存在的问题和建议

结合目前国内外关于橡胶沥青的流变性的研究，我关于目前的研究存在以下两个问题：

①橡胶沥青不再是单纯的剪切变稀粘性系统的广义宾汉体，而是对时间有依赖关系的正触变性流体。因此，用研究其他沥青的模

型和试验方法来处理橡胶沥青在理论上是有出入的，需要建立适合橡胶沥青的流变模型。②沥青的流变性能与混合料不是完全等同的，具有良好流变性能的沥青其混合料的性能也是未定之数。特别是在将不同沥青混合料性能作对比的时候，由于各种沥青所对应的最佳的矿料级配不一致、油石比不一致等因素使得这些混合料之间的性能可比性就不再是那么的有说服力了。

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