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。
弯曲梁流变试验
采用弯曲梁流变仪(BBR)来测量很低温度下沥青的蠕变性质，不同沥青 BBR 试验结果如表 4所示。
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zui新的科研成果，修补方案为上层 4cm 厚高黏 SMA-10+ 下层 5.5cm 厚chao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。
参考文献：
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Superpave 使用性能研究 [J]. 公路工程 , 2019, 44(6): 191-195, 265.
[3] 李鹏 . 新型 TPS 在排水沥青路面中的应用研究 [J]. 中国科技纵横 , 2019, 9): 132-133.
[4] 刘新权，丁庆军，姚永永，等 . 高粘度改性沥青配制钢箱梁桥面 SMA 铺装层的研究 [J]. 公路 , 2007, 09): 97-100.
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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。
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