中國生產(chǎn)的石油瀝青具有蠟含量高、溫度敏感性 較大的特點(diǎn)，導(dǎo)致瀝青路面的高低溫性能較差，易發(fā)生 車轍、開裂等路面病害。同時(shí)，在如光、氧、水分等自然 環(huán)境因素的影響下發(fā)生老化，造成路面的抗疲勞性能 降低，減短 其 使 用 壽 命。為了改善這種現(xiàn)狀，如 橡 膠 類、樹脂類等聚合物改性劑均用于石油瀝青中，以提高 其路用性能，且效果顯著。但基于聚合物改性瀝青昂 貴的造價(jià)、復(fù)雜的改性工藝以及與石油瀝青不融，造成 離析等弊端，許多新型的改性劑被不斷研發(fā)應(yīng)用，如納 米材料改性 劑、硅藻土改性劑以及有機(jī)硅改性劑等。 其中，納米碳酸鈣改性劑的研究使用引起了國內(nèi)外學(xué) 者的廣泛關(guān)注。

納米碳酸鈣是一種典型的納米材料，具有優(yōu)良的 補(bǔ)強(qiáng)能力、造價(jià)低、應(yīng)用前景廣泛，在橡膠、造紙等產(chǎn)業(yè) 中廣泛應(yīng)用。該文通過采用旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)（ＲＶ）、動(dòng)態(tài) 剪切流 變 儀（ＤＳＲ）、彎 曲 梁 流 變 儀（ＢＢＲ），對 ＲＴＦＯ 老化和 ＰＡＶ 長期老化后的納米碳酸鈣改性瀝青進(jìn)行 流 變 特 性 研 究，并 通 過 多 重 應(yīng) 力 蠕 變 恢 復(fù) 試 驗(yàn) （ＭＳＣＲ）研 究 其 變 形 能 力，通過線性幅度掃描試驗(yàn) （ＬＡＳ）研究其抗疲勞性能，以更好地了解納米碳酸鈣 作為一種改性劑對瀝青性能的影響。

原材料及納米碳酸鈣改性瀝青制備

１．１ 原材料 選用兩種瀝青：
① 廣泛用于美國路面的 ＰＧ６４－ ２２瀝青；② ＰＧ７６－２２瀝青，即苯乙烯丁二烯苯乙烯 （ＳＢＳ）改性瀝青。瀝青的性能等級根據(jù)上海昌吉SYD-2806A瀝青軟化點(diǎn)測定器測定 Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ規(guī) 范確定。按照ＪＴＧＥ２０－２０１１《公路工程瀝青及瀝青 混合料試驗(yàn)規(guī)程》的試驗(yàn)方法對瀝青進(jìn)行檢測，結(jié)果滿足規(guī)范要求。納米碳酸鈣采用北京某公司產(chǎn)品，該公 司利用其先進(jìn)的納米粉體工業(yè)化制備技術(shù)，通過復(fù)雜的技術(shù)手段，有效控制其化學(xué)反應(yīng)和結(jié)晶過程，從而獲 得粒度小、分布均勻、高質(zhì)量的納米碳酸鈣顆粒。

１．２ 納米碳酸鈣改性瀝青的制備 按照聚合物改性瀝青的制備工藝，首先將基質(zhì)瀝 青在１６０ ℃條件下軟化至流動(dòng)狀態(tài)，按照瀝青質(zhì)量的 ５％和１０％，緩慢加入納米碳酸鈣，添加過程大約在３ ｍｉｎ之內(nèi)完成。然后在剪切溫度為１６３ ℃，剪 切 速 率 保持在１５００ｒ／ｍｉｎ的條件下，進(jìn)行改性瀝青的制備。 在剪切過程 中，發(fā) 現(xiàn) 在 混 合 階 段 開 始 時(shí)，瀝 青 體 積 膨 脹，氣泡浮在表面上。這是由于在投放改性劑的過程 中，不可避免地會引入空氣。當(dāng)表面氣泡全部消失，試 樣表面均勻、平整、類似鏡面，即可停止剪切，一般需要 進(jìn)行１５～３０ ｍｉｎ。此 時(shí) 制 備 的 混 合 均 勻 的 瀝 青 即 為 納米碳酸鈣改性瀝青。

納米碳酸鈣改性瀝青的流變試驗(yàn)及其結(jié)果分析

２．１ 旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)
瀝青黏度（上海昌吉SYD-265E石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測定器）與瀝青路面的力學(xué)行為密切相關(guān)，例如 高溫時(shí)瀝青路面產(chǎn)生車轍程度的高低，與瀝青的黏度 有直接關(guān)系。同時(shí)，瀝青的黏度還是反映其感溫性能 的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。黏度越大，則其穩(wěn)定性和耐久性越 好，抗變形能力也越好。研究中使用１３５ ℃的旋轉(zhuǎn)黏 度來評估瀝青的感溫性能。按照 ＡＡＳＨＴＯ ＴＰ４８規(guī) 定的試驗(yàn)方法，在１３５ ℃下測量瀝青黏結(jié)劑的旋轉(zhuǎn)黏 度，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表２所示。

２．２ 動(dòng)態(tài)剪切流變試驗(yàn)
采用 ＤＳＲ測定瀝青在高溫下的流變特性，用來評 價(jià)其高溫性能。通過在瀝青上施加正弦應(yīng)力，可測得 瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量（Ｇ＊ ）和相位角（δ）。然后采用復(fù) 合剪切模量最大剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)變的比值，能夠表 征瀝青在重復(fù)剪切應(yīng)力條件下的抗變形性能；相位角 表征應(yīng)力和應(yīng)變之間的時(shí)間滯后。同時(shí)，依 據(jù) ＳＨＲＰ 的研究結(jié)果，選擇車轍因子Ｇ＊／ｓｉｎδ 值作為評價(jià)瀝青 高溫性能的指標(biāo)。Ｇ＊／ｓｉｎδ 值越大表明瀝青材料抵抗 車轍的能力越強(qiáng)。

３ 結(jié)論

（１）相比于原樣瀝青，添加納米碳酸鈣改性后，瀝 青黏度增大，且隨著納米碳酸鈣含量的增大，黏度進(jìn)一 步增大。
（２）ＭＳＣＲ試驗(yàn)與 ＤＳＲ試驗(yàn)結(jié)果一致，表明納米 碳酸鈣能夠顯著提高瀝青膠結(jié)料的高溫抗車轍性能， 且隨著納米碳酸鈣含量的增加，其改善效果更顯著。
（３）低溫 ＢＢＲ試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)納米碳酸鈣用量 低于１０％，納米碳酸鈣改性瀝青與原樣瀝青具有相似 的低溫能力。因此，納米碳酸鈣對瀝青的低溫性能影 響不大。
（４）ＬＡＳ結(jié)果表明：添加納米碳酸鈣對瀝青的抗 疲勞性能有不利影響。在低應(yīng)變水平下，隨著納米碳 酸鈣用量的增加，當(dāng)納米碳酸鈣含量為５％和１０％時(shí)， 其疲勞壽命 分 別 降 低 了１７．７％和３９．９％，而 在 高 應(yīng) 變 水平下的疲勞壽命變化不明顯，當(dāng)納米碳酸鈣含量為 ５％和１０％時(shí)，其疲勞壽命分別降低了７．６％和１６．４％。