摘要
本文使用的新型速溶高黏改性剂在 185℃温度下，只通过搅拌就可以溶化，不需要进行剪切。文章介绍适用于钢桥面铺装用实验室自主研发的新型高黏沥青的性能试验与高黏沥青混合料的研究。沥青性能试验表明，高黏沥青具有较高的粘结性并且不影响施工和易性。与SBS改性沥青相比，具有较高的弹性恢复能力，能够更好地适应钢桥面的变形，流变性能良好。沥青混合料试验结果表明高黏沥青混合料路用性能有优异。实际工程应用结果证明，高黏沥青混合料作为钢桥面铺装材料的适用性。
关键词：桥面铺装 | 高黏沥青 | 沥青混合料 | 路用性能
近几十年来，随着公路桥梁建设迅速发展，我国建设大量的大跨径桥梁。对于桥梁建设，在桥面铺装材料的开发应用尚未给予足够重视。目前国内针对大型钢桥开发的高黏沥青技术应用效果较好 [1, 2]。
国内对高黏沥青的应用相对较晚，早期的一些工程中主要采用TPS改性剂 [3, 4]。在近几年，国内学者投入大量的精力进行高黏沥青开发工作 [5]。由于其优异的路用性能，国内在一些大型桥面铺装中逐渐采用高黏沥青技术 [6, 7]。与普通改性沥青相比，高黏沥青具有更高的黏韧性，用于黏结层时效果显著 [8, 9]；由于高黏沥青黏度高，用以制备的沥青混合料在施工性能和综合性能等方面都具有优势 [10]。
本文旨在研究自主开发的新型高黏沥青的性能，设计适合大型钢桥桥面铺装的SMA-10混合料，并对其综合路用性能及实际应用进行研究。
高黏沥青的制备
原材料
本试验使用的基质沥青为齐鲁70#A级道路石油沥青，其基本技术指标试验结果如表 1 所示。高黏改性剂为实验室自主研发高黏改性剂，在185℃温度下，只通过搅拌就可以溶化，不需要进行剪切。与市面常见高黏改性剂相比，具有高温易溶化、分散更均匀的特点，沥青改性效果更好。稳定剂采用实验室常用的硫磺稳定剂，可以促进改性剂与沥青之间更好融合，减少高黏沥青离析并提升改性沥青的部分性能。
改性沥青制备工艺
将基质沥青先在烘箱加热，然后在电热套中加热至185℃，保持温度不变，加入高黏改性剂，在搅拌机中均匀搅拌 50min，高黏改性剂完全溶化后加入稳定剂，185℃恒温发育 2.5h，即制得高黏沥青。
高黏沥青的性能试验
基本性能试验
基本物理性能试验
根据中国 JTG E20-2011 试验规程对实验室自主研制的高黏沥青进行各种沥青试验，以评估其物理力学性能。其技术指标见表 2。由表 2 看出，与SBS改性沥青相比，高黏沥青的针入度较小，表明高黏沥青高温性能越好；5℃下高黏沥青的延度值较大，说明其抗拉性能更好，抵抗低温开裂的能力更强。此高黏沥青的离析软化点差为 1.2℃，离析较小，说明稳定剂的加入确实提高了高黏沥青的储存稳定性，满足高黏沥青施工运输和储存的要求。高黏沥青的 60℃动力黏度高达191300Pa·s，远远大于 SBS改性沥青。在高黏沥青的60℃动力黏度很高的情况下，175℃布氏黏度在 0.5Pa·s左右，满足施工和易性要求，保证了沥青的施工质量。
流变性能试验
温度扫描试验
通过动态剪切流变仪（DSR）对高黏沥青和SBS改性沥青进行温度扫描试验。动态剪切流变仪（DSR）采用10rad/s的加载速率，测得高黏沥青满足PG-82的要求，测试结果见表 3。
Matest-Pavetest的BBR是一种热电型低温沥青弯曲梁流变仪，用于测试沥青胶结料在室温到-40℃（±0.03℃）的弯曲蠕变试验。 荷载由微型
伺服控制作动器施加，可施加+25N的负载，加载频率可以从静态到动态25Hz，无需配置空压机供应压缩空气。沥青弯曲梁流变仪通过
伺服控制，不需要频繁校准以及重复调节空气轴承的压力。 只需输入所需的荷载数值，伺服控制的作动器就会以难以置信的
精度施加并保持所设定的荷载。 使用安装在机器正面的温度控制器可以非常准确地控制温度。用户可以使用控制器或通过软件设置
浴温。沥青弯曲梁流变仪系统的核心是Matest-Pavetest的控制和数据采集系统（CDAS2）和（TestLab）软件。
由表4可以得出，相同温度下，高黏沥青的S值要小于SBS改性沥青，m 值大于SBS改性沥青，说明相比SBS改性沥青，高黏沥青消解自身温度应力的能力更强，低温性能更优。该高黏沥青蠕变劲度满足-28℃的要求，达到了PG分级中PG-28 的要求。
沥青混合料路用性能研究
高温稳定性能
本研究采用 60℃车辙试验对沥青混合料的高温稳定性能进行评价，试验结果如图 1 所示
对比车辙试验结果可以发现，高黏沥青混合料的车辙深度较低，动稳定度值更高。表明高黏沥青混合料具有较好的高温稳定性。
低温抗裂性能
本文采用低温小梁弯曲试验进行研究，试验结果如图 2 所示
由图2可知高黏沥青混合料的抗弯拉强度比SBS改性沥青混合料高 16.5%，弯曲应变比SBS改性沥青混合料大51.4%。高黏沥青混合料表现出更好的抗低温开裂能力。
水稳定性能
研究采用冻融劈裂试验 TSR 值评价沥青混合料的水稳定性。TSR值越高，抗水损害能力越强。表5所示的高黏沥青混合料的TSR值比SBS改性沥青混合料的TSR值高约 11%。91.57% 的数值表明，即使在冻融循环过程中，高黏沥青混合料试件只是出现了很小的水损害。
工程应用
本研究开发的高黏沥青于2021年，在东营胜利黄河大桥桥面铺装改造工程中得到应用。根据国内外钢桥面铺装的工程经验和新的科研成果，修补方案为上层100px 厚高黏SMA-10+下层137.5px 厚高性能混凝土（UHPC）。
现场观测结果显示高黏沥青混合料SMA-10由于粗集料与细集料比例合理，相应的表面构造深度满足要求；高黏沥青混合料SMA-10的空隙率、渗水系数、摩擦性能均能够满足钢桥面铺装的要求，使得面层具有良好抗滑性和耐磨性能。现场铺装效果较好，证明高黏沥青作为钢桥桥面铺装材料的适用性。
结论
本文介绍一种用于钢桥面铺装的高黏沥青和高黏沥青混合料。在实验室对自主研发的高黏沥青进行性能试验评价，并在实际桥面铺装改造工程中进行应用。在此基础上，得出以下结论：
（1）自主研发的高黏沥青只需通过搅拌可以制得，不需要进行剪切，并且有很好的高低温性能，储存稳定性良好。
（2）混合料试验表明，高黏沥青混合料具有良好的路用性能。高黏沥青混合料的60℃动稳定度、弯曲应变、TSR分别高于SBS改性沥青混合料39.5%、51.4%、11%。
（3）实际工程应用良好证明高黏沥青作为钢桥面铺装材料的实用性。
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