SBS改性生物瀝青及其混合料路用性能的深度剖析與優(yōu)化策略一、引言1.1研究背景與意義隨著全球經濟的快速發(fā)展，道路建設作為基礎設施的重要組成部分，在交通運輸體系中扮演著至關重要的角色。瀝青混合料因其優(yōu)良的路用性能，如良好的平整度、抗滑性、耐久性等，被廣泛應用于道路工程中。然而，傳統(tǒng)的石油瀝青主要來源于不可再生的石油資源。近年來，石油資源日益匱乏，價格波動頻繁且呈上升趨勢，這不僅增加了道路建設和維護的成本，也對瀝青行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構成了嚴峻挑戰(zhàn)。據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球石油儲量預計在未來幾十年內將逐漸減少，這使得尋找石油瀝青的替代材料成為當務之急。同時，環(huán)境保護意識的不斷增強也促使人們關注道路材料對環(huán)境的影響。傳統(tǒng)石油瀝青在生產、使用和廢棄過程中會產生大量的污染物，如溫室氣體排放、揮發(fā)性有機化合物等，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。因此，開發(fā)一種可再生、環(huán)保且性能優(yōu)良的瀝青替代材料，成為道路工程領域的研究熱點。生物瀝青作為一種新型的瀝青材料，以其可再生性、環(huán)境友好性和資源豐富性等優(yōu)勢，逐漸成為替代傳統(tǒng)石油瀝青的理想選擇。生物瀝青主要是通過對生物質資源進行熱解、液化等技術處理而得到，這些生物質資源包括農作物秸稈、廢棄木材、動物糞便、廢棄食用油等。這些原料來源廣泛，成本相對較低，并且在生長或產生過程中能夠吸收二氧化碳，有助于減少碳排放，實現(xiàn)碳循環(huán)，對緩解能源危機和環(huán)境保護具有重要意義。然而，生物瀝青在實際應用中也存在一些問題，限制了其大規(guī)模推廣和使用。例如，生物瀝青的高溫穩(wěn)定性較差，在高溫環(huán)境下容易發(fā)生軟化和流淌，導致路面出現(xiàn)車轍、擁包等病害；低溫抗裂性能不足，在低溫條件下易產生裂縫，影響路面的使用壽命；此外，生物瀝青的儲存穩(wěn)定性也有待提高，長時間儲存可能會出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。為了克服這些缺陷，提高生物瀝青的性能，使其滿足道路工程的實際需求，對生物瀝青進行改性成為關鍵。在眾多改性方法中，使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）對生物瀝青進行改性具有顯著效果。SBS是一種熱塑性彈性體，具有良好的彈性、拉伸性能和耐老化性能。將SBS加入生物瀝青中，可以通過物理共混的方式改變生物瀝青的微觀結構，形成一種連續(xù)相為瀝青、分散相為SBS的兩相結構。這種結構能夠有效改善生物瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和儲存穩(wěn)定性。在高溫時，SBS形成的網(wǎng)絡結構可以限制瀝青分子的運動，增強瀝青的抗變形能力；在低溫時，SBS的彈性可以緩沖瀝青內部的應力集中，減少裂縫的產生。SBS改性生物瀝青混合料在道路工程中的應用具有重要的現(xiàn)實意義。從經濟效益方面來看，生物瀝青的使用可以降低對石油瀝青的依賴，減少道路建設成本，同時，其可再生性也有助于保障道路材料的長期穩(wěn)定供應；從環(huán)境效益方面考慮，生物瀝青的生產和使用過程中碳排放較低，對環(huán)境的負面影響較小，符合可持續(xù)發(fā)展的理念；從社會效益方面而言，SBS改性生物瀝青混合料能夠提高道路的使用性能和耐久性，減少道路維修和養(yǎng)護的頻率，降低交通擁堵對社會經濟的影響，為人們提供更加安全、舒適的出行環(huán)境。綜上所述，對SBS改性生物瀝青及其混合料路用性能的研究，不僅有助于解決道路工程中面臨的材料問題，推動道路建設技術的發(fā)展，還能為實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會做出貢獻，具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2國內外研究現(xiàn)狀在國外，對SBS改性生物瀝青及其混合料路用性能的研究開展較早且較為深入。美國、英國等發(fā)達國家的學者在生物瀝青的基礎研究和應用方面取得了一系列成果。華盛頓州立大學的Wen等對廢棄食物油生物瀝青進行研究，將其以不同比例摻入石油瀝青中，檢驗評價其替代石油瀝青的可行性，發(fā)現(xiàn)生物瀝青的加入雖降低了瀝青混合料的疲勞性、抗車轍性和勁度，但提高了抗熱和抗開裂性能。Fini等研究了豬糞轉化制得生物膠結料特性以及與石油瀝青膠結料混合制得的改性石油瀝青的性質，指出生物膠結料摻入瀝青混合料后，石油瀝青的低溫性能和粘度得到提高，實現(xiàn)了低溫拌合和壓實，節(jié)約了路面鋪筑費用，降低了施工難度；其另一試驗還表明利用豬糞制得的生物油摻入石油瀝青后，高溫時韌性得到提高，高溫整體性能有所提升。You等研究發(fā)現(xiàn)利用豬糞獲得的生物膠結料可作為熱拌瀝青混合料（HMA）的改性劑，生物瀝青用量增加可使瀝青路面具有更好的低溫性能，在常規(guī)石油瀝青中摻入10%的生物瀝青可使開裂溫度降低4.6-4.9℃。Yang等研究了廢棄木材得到的生物油對瀝青混合料特性的影響，表明加入生物油后瀝青混合料的抗疲勞性能得到提高，而抗車轍性能和動態(tài)勁度無明顯變化。在SBS改性方面，國外學者深入研究了SBS與生物瀝青的相容性、改性機理以及對混合料性能的影響，通過微觀結構分析等手段，揭示了SBS在生物瀝青中形成網(wǎng)絡結構從而改善性能的機制。國內對于SBS改性生物瀝青及其混合料路用性能的研究也逐漸增多。宋昭睿等研究了生物瀝青的特性，發(fā)現(xiàn)其具有較好的高溫性能，但水穩(wěn)性和低溫抗裂性較差；通過將改性瀝青與生物瀝青按質量比3∶7混摻制成改性生物瀝青混合料，并進行水穩(wěn)定性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能試驗，結果表明改性瀝青的添加能有效預防水對瀝青和集料界面的侵蝕，提升瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，改性生物瀝青混合料的凍融劈裂強度比顯著提升，同時改善了生物瀝青混合料原有的硬脆特性，在低溫條件下，極限彎拉應變和抗彎拉強度滿足技術規(guī)范要求，且具有較低的彎曲勁度模量，表現(xiàn)出良好的低溫抗裂性能。曹衛(wèi)東等通過把9%的生物瀝青與70號石油瀝青調配混合試驗，發(fā)現(xiàn)摻入生物瀝青后延度略有升高，軟化點有所下降，針入度有所增加，初步證明國內企業(yè)生產的生物瀝青可部分替代石油瀝青。孫朝杰通過將地溝油等廢棄油脂摻入基質瀝青的試驗，對其進行化學分析與生物瀝青高低溫情況下延度等特性研究，發(fā)現(xiàn)廢棄油脂的摻入量和瀝青低溫延性間存在良好的一致性。廖曉鋒等通過生物瀝青結合料的針入度、延性、軟化點三大指標試驗和蠕變等試驗，得出生物結合料的強度和高溫性能不如常規(guī)瀝青，抗疲勞性和低溫抗裂性高于常規(guī)瀝青。在SBS改性生物瀝青的研究中，國內學者重點關注了改性工藝的優(yōu)化、改性劑摻量對性能的影響以及混合料的配合比設計等方面，旨在提高SBS改性生物瀝青及其混合料的綜合性能。盡管國內外在SBS改性生物瀝青及其混合料路用性能研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。一方面，對于生物瀝青的來源和制備工藝的研究還不夠全面和深入，不同生物質原料制備的生物瀝青性能差異較大，缺乏系統(tǒng)的對比分析和優(yōu)化方法；另一方面，在SBS改性生物瀝青的改性機理研究中，雖然已經認識到SBS與生物瀝青之間的相互作用對性能的影響，但對于微觀結構與宏觀性能之間的定量關系尚未完全明確，這限制了對改性效果的精準調控。此外，目前對于SBS改性生物瀝青混合料在實際工程中的長期性能和耐久性研究相對較少，缺乏足夠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持，難以全面評估其在不同環(huán)境和交通條件下的使用壽命和可靠性。本研究將針對上述不足，從生物瀝青的原料篩選和制備工藝優(yōu)化入手，深入研究SBS改性生物瀝青的改性機理，通過微觀結構分析和宏觀性能測試相結合的方法，建立微觀結構與宏觀性能之間的定量關系；同時，開展SBS改性生物瀝青混合料的配合比設計和路用性能試驗，并進行長期性能和耐久性研究，為其在道路工程中的廣泛應用提供更堅實的理論基礎和技術支持。1.3研究內容與方法1.3.1研究內容（1）SBS改性生物瀝青的制備對不同來源的生物質原料，如廢棄食用油、農作物秸稈、動物糞便等，進行篩選和預處理，采用熱解、液化等技術制備生物瀝青。通過單因素試驗和正交試驗，優(yōu)化生物瀝青的制備工藝參數(shù)，如反應溫度、反應時間、催化劑種類及用量等，以獲得性能優(yōu)良的生物瀝青。研究SBS的摻量、種類（線型或星型）對生物瀝青改性效果的影響，確定最佳的SBS改性劑配方。探索不同的改性工藝，如高速剪切、機械攪拌、超聲波處理等，對SBS在生物瀝青中的分散均勻性和改性效果的影響，優(yōu)化改性工藝條件。對不同來源的生物質原料，如廢棄食用油、農作物秸稈、動物糞便等，進行篩選和預處理，采用熱解、液化等技術制備生物瀝青。通過單因素試驗和正交試驗，優(yōu)化生物瀝青的制備工藝參數(shù)，如反應溫度、反應時間、催化劑種類及用量等，以獲得性能優(yōu)良的生物瀝青。研究SBS的摻量、種類（線型或星型）對生物瀝青改性效果的影響，確定最佳的SBS改性劑配方。探索不同的改性工藝，如高速剪切、機械攪拌、超聲波處理等，對SBS在生物瀝青中的分散均勻性和改性效果的影響，優(yōu)化改性工藝條件。（2）SBS改性生物瀝青的性能研究通過針入度、延度、軟化點等常規(guī)試驗，測試SBS改性生物瀝青的基本物理性能，分析SBS改性對生物瀝青感溫性、黏滯性和延展性的影響。利用動態(tài)剪切流變儀（DSR）進行不同溫度和頻率下的流變試驗，獲得SBS改性生物瀝青的復數(shù)剪切模量、相位角等流變參數(shù)，建立流變模型，研究其在不同溫度和荷載條件下的黏彈性能，評價其高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能。采用彎曲梁流變儀（BBR）測試SBS改性生物瀝青的低溫蠕變勁度模量和蠕變速率，分析其低溫力學性能，評估其低溫抗裂性能。通過薄膜烘箱試驗（TFOT）或旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）模擬SBS改性生物瀝青的短期老化過程，通過壓力老化容器試驗（PAV）模擬長期老化過程，對比老化前后瀝青的性能變化，研究其老化特性和抗老化性能。通過針入度、延度、軟化點等常規(guī)試驗，測試SBS改性生物瀝青的基本物理性能，分析SBS改性對生物瀝青感溫性、黏滯性和延展性的影響。利用動態(tài)剪切流變儀（DSR）進行不同溫度和頻率下的流變試驗，獲得SBS改性生物瀝青的復數(shù)剪切模量、相位角等流變參數(shù)，建立流變模型，研究其在不同溫度和荷載條件下的黏彈性能，評價其高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能。采用彎曲梁流變儀（BBR）測試SBS改性生物瀝青的低溫蠕變勁度模量和蠕變速率，分析其低溫力學性能，評估其低溫抗裂性能。通過薄膜烘箱試驗（TFOT）或旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）模擬SBS改性生物瀝青的短期老化過程，通過壓力老化容器試驗（PAV）模擬長期老化過程，對比老化前后瀝青的性能變化，研究其老化特性和抗老化性能。（3）SBS改性生物瀝青混合料的性能分析按照馬歇爾設計方法或Superpave設計方法，進行SBS改性生物瀝青混合料的配合比設計，確定最佳油石比和礦料級配。通過車轍試驗，測試SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度，評價其高溫抗車轍性能；通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，測定混合料的殘留穩(wěn)定度和殘留強度比，評估其水穩(wěn)定性；通過低溫彎曲試驗，測量混合料的破壞應變和抗彎拉強度，分析其低溫抗裂性能。采用漢堡車轍試驗、四點彎曲疲勞試驗等方法，進一步研究SBS改性生物瀝青混合料的長期性能和抗疲勞性能，為其在實際工程中的應用提供更全面的性能數(shù)據(jù)。按照馬歇爾設計方法或Superpave設計方法，進行SBS改性生物瀝青混合料的配合比設計，確定最佳油石比和礦料級配。通過車轍試驗，測試SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度，評價其高溫抗車轍性能；通過浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，測定混合料的殘留穩(wěn)定度和殘留強度比，評估其水穩(wěn)定性；通過低溫彎曲試驗，測量混合料的破壞應變和抗彎拉強度，分析其低溫抗裂性能。采用漢堡車轍試驗、四點彎曲疲勞試驗等方法，進一步研究SBS改性生物瀝青混合料的長期性能和抗疲勞性能，為其在實際工程中的應用提供更全面的性能數(shù)據(jù)。（4）影響SBS改性生物瀝青及其混合料性能的因素探討分析生物質原料的種類、成分和性質對生物瀝青性能的影響規(guī)律，以及SBS與生物瀝青之間的相互作用機理，如物理共混、化學交聯(lián)等，探討微觀結構與宏觀性能之間的關系。研究集料的種類、級配、表面性質，以及添加劑（如抗剝落劑、纖維穩(wěn)定劑等）的種類和用量對SBS改性生物瀝青混合料性能的影響，優(yōu)化混合料的組成設計。考慮不同的環(huán)境因素，如溫度、濕度、紫外線輻射等，以及交通荷載條件，如軸載大小、行車速度、交通量等，對SBS改性生物瀝青及其混合料性能的長期影響，為工程應用提供適應性建議。分析生物質原料的種類、成分和性質對生物瀝青性能的影響規(guī)律，以及SBS與生物瀝青之間的相互作用機理，如物理共混、化學交聯(lián)等，探討微觀結構與宏觀性能之間的關系。研究集料的種類、級配、表面性質，以及添加劑（如抗剝落劑、纖維穩(wěn)定劑等）的種類和用量對SBS改性生物瀝青混合料性能的影響，優(yōu)化混合料的組成設計?？紤]不同的環(huán)境因素，如溫度、濕度、紫外線輻射等，以及交通荷載條件，如軸載大小、行車速度、交通量等，對SBS改性生物瀝青及其混合料性能的長期影響，為工程應用提供適應性建議。1.3.2研究方法（1）實驗研究開展大量的室內實驗，包括生物瀝青的制備實驗、SBS改性實驗、瀝青性能測試實驗和瀝青混合料性能測試實驗等。嚴格按照相關的試驗標準和規(guī)范，如《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）等，進行樣品制備和性能測試，確保實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等微觀測試手段，觀察SBS改性生物瀝青的微觀結構，分析SBS在生物瀝青中的分散狀態(tài)、界面形態(tài)以及與生物瀝青分子之間的相互作用，從微觀層面揭示改性機理。開展大量的室內實驗，包括生物瀝青的制備實驗、SBS改性實驗、瀝青性能測試實驗和瀝青混合料性能測試實驗等。嚴格按照相關的試驗標準和規(guī)范，如《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）等，進行樣品制備和性能測試，確保實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等微觀測試手段，觀察SBS改性生物瀝青的微觀結構，分析SBS在生物瀝青中的分散狀態(tài)、界面形態(tài)以及與生物瀝青分子之間的相互作用，從微觀層面揭示改性機理。（2）理論分析基于高分子材料學、膠體化學、流變學等相關理論，分析SBS與生物瀝青之間的相互作用機制，以及改性后瀝青微觀結構的變化對宏觀性能的影響。建立數(shù)學模型，如基于粘彈性理論的流變模型、基于損傷力學的疲勞模型等，對SBS改性生物瀝青及其混合料的性能進行理論預測和分析，為實驗研究提供理論指導。運用數(shù)理統(tǒng)計方法，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理，研究各因素對SBS改性生物瀝青及其混合料性能的影響顯著性和相關性，確定主要影響因素和最佳工藝參數(shù)?；诟叻肿硬牧蠈W、膠體化學、流變學等相關理論，分析SBS與生物瀝青之間的相互作用機制，以及改性后瀝青微觀結構的變化對宏觀性能的影響。建立數(shù)學模型，如基于粘彈性理論的流變模型、基于損傷力學的疲勞模型等，對SBS改性生物瀝青及其混合料的性能進行理論預測和分析，為實驗研究提供理論指導。運用數(shù)理統(tǒng)計方法，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理，研究各因素對SBS改性生物瀝青及其混合料性能的影響顯著性和相關性，確定主要影響因素和最佳工藝參數(shù)。（3）數(shù)值模擬利用有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立SBS改性生物瀝青混合料路面結構的力學模型，模擬路面在不同交通荷載和環(huán)境條件下的受力狀態(tài)和變形情況。通過數(shù)值模擬，分析路面結構的應力分布、應變分布和疲勞壽命等，評估SBS改性生物瀝青混合料路面的使用性能和耐久性，為路面設計和優(yōu)化提供依據(jù)。結合實驗數(shù)據(jù)和理論分析結果，驗證數(shù)值模擬模型的準確性和可靠性，進一步完善模型參數(shù)，提高數(shù)值模擬的精度和有效性。利用有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立SBS改性生物瀝青混合料路面結構的力學模型，模擬路面在不同交通荷載和環(huán)境條件下的受力狀態(tài)和變形情況。通過數(shù)值模擬，分析路面結構的應力分布、應變分布和疲勞壽命等，評估SBS改性生物瀝青混合料路面的使用性能和耐久性，為路面設計和優(yōu)化提供依據(jù)。結合實驗數(shù)據(jù)和理論分析結果，驗證數(shù)值模擬模型的準確性和可靠性，進一步完善模型參數(shù)，提高數(shù)值模擬的精度和有效性。二、SBS改性生物瀝青的制備與性能研究2.1SBS改性生物瀝青的制備工藝2.1.1原材料選擇在SBS改性生物瀝青的制備過程中，原材料的選擇對最終產品的性能起著關鍵作用?；|瀝青作為改性的基礎材料，其性能直接影響著改性瀝青的品質。一般優(yōu)先選擇符合重交瀝青技術標準要求的基質瀝青，如70號或90號重交瀝青。70號重交瀝青具有適中的針入度和較好的高溫穩(wěn)定性，適用于中等交通量和一般氣候條件的道路；90號重交瀝青則針入度較大，低溫性能相對較好，更適合在寒冷地區(qū)或交通量較小的道路使用。在選擇時，要充分考慮基質瀝青與改性劑SBS的配伍性，優(yōu)質瀝青由于其含有適宜的飽和烴、芳香烴、膠質、瀝青質組成比例，當摻入改性劑時，能由足夠的軟相瀝青質、芳香族溶解，形成瀝青體系均勻結構的混合物。通過試驗用高速剪切機對基質瀝青取樣改性，考察不同改性劑品種，有助于選定合適的配比及工藝。SBS改性劑是改善生物瀝青性能的關鍵添加劑，它是一種苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，常溫下具有類似于橡膠的彈性，高溫下熔融成可塑性材料。SBS具有兩相分離的結構，能夠與瀝青基質形成空間立體的網(wǎng)絡結構，從而顯著改變?yōu)r青的溫度性能、拉伸性能等。在選擇SBS改性劑時，需考慮其類型（如線型或星型）、分子量、丁二烯含量等因素。線型SBS分子鏈結構相對簡單，成本較低，能在一定程度上改善瀝青的性能；星型SBS由于其獨特的分子結構，在瀝青中形成的網(wǎng)絡結構更加致密，對瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性提升效果更為顯著，但成本相對較高。根據(jù)不同的應用需求和成本預算，合理選擇SBS改性劑的類型和規(guī)格。生物瀝青作為可再生的瀝青替代材料，其制備原料來源廣泛，包括廢棄食用油、農作物秸稈、動物糞便等。不同原料制備的生物瀝青性能存在差異。廢棄食用油生物瀝青具有較好的低溫性能，這是因為其分子結構中含有較多的不飽和鍵，能夠增加瀝青的柔韌性；但高溫穩(wěn)定性相對較弱，在高溫下分子間作用力減弱，容易發(fā)生軟化和流淌。農作物秸稈生物瀝青則富含纖維素等成分，其高溫穩(wěn)定性較好，但低溫抗裂性和粘結性有待提高。動物糞便生物瀝青含有一定量的有機物和礦物質，對瀝青的性能也有獨特的影響。在實際應用中，需要對不同來源的生物瀝青進行性能測試和分析，選擇性能較為優(yōu)良或通過適當?shù)膹团浞绞絹頋M足道路工程的要求。此外，根據(jù)需要還可能添加其他添加劑，如抗剝落劑、纖維穩(wěn)定劑等?？箘兟鋭┠軌蛟鰪姙r青與集料之間的粘附力，提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，尤其適用于容易受到水損害的道路工程。纖維穩(wěn)定劑可以改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性能，常用的纖維有木質素纖維、聚酯纖維等。木質素纖維具有良好的吸附性和分散性，能夠吸收瀝青中的多余油分，增強混合料的內聚力；聚酯纖維則具有較高的強度和模量，能夠有效抵抗混合料的變形。在選擇添加劑時，要根據(jù)具體的工程需求和瀝青混合料的性能特點，合理確定添加劑的種類和用量，以達到最佳的改性效果。2.1.2制備流程與關鍵參數(shù)SBS改性生物瀝青的制備是一個復雜的過程，主要包括溶脹、剪切、發(fā)育等關鍵步驟，每個步驟的工藝參數(shù)對最終產品的性能都有著重要影響。首先是溶脹過程，將基質瀝青加熱至160-170℃，使其具有良好的流動性，然后按照一定比例加入預先干燥處理的SBS改性劑。SBS改性劑在加熱的瀝青中開始溶脹，吸收瀝青中的輕質油分，體積逐漸增大。溶脹時間一般控制在30-60分鐘，溫度保持穩(wěn)定。溶脹時間過短，SBS改性劑無法充分吸收油分，影響后續(xù)的改性效果；溶脹時間過長，則可能導致瀝青老化，性能下降。溶脹溫度也至關重要，溫度過低，溶脹速度慢，改性劑分散不均勻；溫度過高，會加速瀝青的老化，降低瀝青的性能。溶脹完成后，進入剪切階段。將溶脹后的瀝青-SBS混合物轉移至高速剪切機中，在170-180℃的溫度下進行高速剪切。剪切速度通常設置為3000-5000r/min，剪切時間為45-60分鐘。高速剪切的目的是使SBS改性劑在瀝青中充分分散，形成均勻的體系。剪切速度和時間對SBS在瀝青中的分散狀態(tài)有顯著影響。剪切速度過低，SBS無法有效分散，容易出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，影響改性瀝青的性能均勻性；剪切速度過高，則可能導致SBS分子鏈斷裂，降低其改性效果。剪切時間不足，SBS分散不充分；剪切時間過長，會增加能源消耗，同時也可能對瀝青的性能產生不利影響。剪切完成后，進行發(fā)育過程。將剪切后的瀝青混合料轉移至發(fā)育罐中，在160-170℃的溫度下保持發(fā)育2-3小時。發(fā)育過程中，SBS與瀝青進一步相互作用，形成更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，從而提高改性瀝青的性能。發(fā)育溫度和時間對改性瀝青的性能也有重要影響。發(fā)育溫度過低，SBS與瀝青的相互作用不充分，網(wǎng)絡結構不完善；發(fā)育溫度過高，同樣會導致瀝青老化。發(fā)育時間過短，改性瀝青的性能無法充分發(fā)揮；發(fā)育時間過長，則會降低生產效率。在整個制備過程中，溫度、時間、剪切速度等關鍵參數(shù)需要嚴格控制。溫度的控制直接影響瀝青和SBS的物理狀態(tài)和化學反應，過高或過低的溫度都會對改性效果產生負面影響。時間參數(shù)決定了各階段的反應程度和均勻性，合適的時間能夠保證SBS充分溶脹、分散和發(fā)育。剪切速度則是影響SBS在瀝青中分散效果的關鍵因素，通過合理調整剪切速度，可以獲得均勻穩(wěn)定的改性瀝青。通過多次試驗和數(shù)據(jù)分析，確定最佳的制備工藝參數(shù)，以確保制備出性能優(yōu)良的SBS改性生物瀝青。2.2SBS改性生物瀝青的基本性能測試2.2.1針入度測試針入度是衡量瀝青在特定溫度下硬度和稠度的重要指標，它反映了瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度測試的原理基于標準針在規(guī)定的時間、溫度和荷載條件下，垂直貫入瀝青試樣的深度，貫入深度越大，表明瀝青越軟，針入度值也就越大。在進行針入度測試時，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0604試驗方法進行操作。將SBS改性生物瀝青樣品加熱至均勻流動狀態(tài)，倒入規(guī)定尺寸的盛樣皿中，冷卻后放入25℃的恒溫水浴中保溫1.5-2小時，使樣品達到測試溫度。使用針入度儀，將質量為100g的標準針調整至針尖恰好與瀝青表面接觸，然后釋放標準針，在5秒內貫入瀝青，記錄針入度儀上顯示的針入度值，單位為0.1mm。通過對SBS改性生物瀝青和普通瀝青的針入度測試對比，發(fā)現(xiàn)SBS改性生物瀝青的針入度值通常低于普通瀝青。這是因為SBS改性劑的加入，使得瀝青的微觀結構發(fā)生改變，形成了更加致密的網(wǎng)絡結構，限制了瀝青分子的運動，從而增加了瀝青的硬度和稠度，降低了針入度。針入度的降低對路用性能有著重要影響。在高溫環(huán)境下，較低的針入度意味著瀝青具有更好的抗變形能力，能夠有效減少路面的車轍和擁包等病害。當車輛在高溫路面行駛時，輪胎對路面產生較大的剪切力，針入度低的瀝青能夠更好地抵抗這種剪切力，保持路面的平整度和穩(wěn)定性。在低溫環(huán)境下，針入度的降低也會使瀝青的柔韌性有所下降，可能導致瀝青的低溫抗裂性能受到一定影響。因此，在實際應用中，需要綜合考慮針入度對瀝青高溫和低溫性能的影響，通過調整SBS改性劑的摻量和其他添加劑的使用，來優(yōu)化瀝青的性能，使其在不同溫度條件下都能滿足道路工程的要求。2.2.2延度測試延度是評價瀝青柔韌性和拉伸性能的關鍵指標，它反映了瀝青在受到外力拉伸時的變形能力。延度測試的操作方法是將瀝青制成8字形標準試件，在規(guī)定的溫度和拉伸速度下，對試件施加拉力，直至試件斷裂，記錄此時的拉伸長度，即為延度，單位為cm。通常，延度越大，表明瀝青的柔韌性越好，抗裂性能越強。在進行SBS改性生物瀝青的延度測試時，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0605試驗方法進行。將SBS改性生物瀝青加熱至適宜的澆筑溫度，倒入8字形試模中，冷卻后刮平表面，然后將試模放入規(guī)定溫度（如5℃、10℃等）的恒溫水浴中保溫1.5-2小時。將試件安裝在延度儀上，調整拉伸速度（一般為5cm/min），啟動延度儀進行拉伸試驗，觀察試件的斷裂情況，記錄斷裂時的延度值。對比改性前后瀝青的延度發(fā)現(xiàn)，SBS改性生物瀝青的延度通常比普通瀝青有顯著提高。這是由于SBS的加入，增強了瀝青的彈性和拉伸性能。SBS分子在瀝青中形成的網(wǎng)絡結構，能夠有效地傳遞和分散拉力，使得瀝青在拉伸過程中不易發(fā)生斷裂。延度的提高對路面抗裂性能有著積極的作用。在路面使用過程中，由于溫度變化、車輛荷載等因素的影響，路面會產生各種應力，當應力超過瀝青的承受能力時，就會導致路面出現(xiàn)裂縫。SBS改性生物瀝青較高的延度能夠使其在受到應力時發(fā)生較大的變形而不破裂，從而有效地阻止裂縫的產生和擴展。在低溫環(huán)境下，路面材料容易因收縮而產生應力集中，SBS改性生物瀝青良好的延度可以緩沖這種應力集中，減少低溫裂縫的出現(xiàn)。在重載交通條件下，車輛對路面的反復碾壓也容易導致路面疲勞開裂，延度大的SBS改性生物瀝青能夠更好地抵抗疲勞破壞，延長路面的使用壽命。2.2.3軟化點測試軟化點是表征瀝青在升溫過程中由固態(tài)逐漸轉變?yōu)榫哂幸欢鲃有缘母囿w時的溫度，它是衡量瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標。軟化點測試的目的在于確定瀝青在高溫條件下開始軟化變形的溫度界限，從而評估瀝青在高溫環(huán)境下的使用性能。目前常用的軟化點測試方法為環(huán)球法，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0606試驗方法進行。具體測試步驟如下：首先將SBS改性生物瀝青試樣注入規(guī)定尺寸的銅環(huán)中，冷卻后在試樣中心放置一個規(guī)定質量的鋼球。將裝有試樣和鋼球的銅環(huán)置于裝有甘油或水等加熱介質的燒杯中，以規(guī)定的升溫速率（通常為5℃/min）加熱。隨著溫度的升高，瀝青逐漸軟化，當鋼球下落至規(guī)定距離（25.4mm）時，此時的溫度即為瀝青的軟化點。經過SBS改性后的生物瀝青，其軟化點通常會顯著提高。這是因為SBS在瀝青中形成了三維網(wǎng)絡結構，增強了瀝青分子間的相互作用力，使得瀝青在高溫下抵抗變形的能力增強。例如，某研究中，普通生物瀝青的軟化點為45℃，在添加5%的SBS改性劑后，軟化點提高到了60℃。軟化點的提高對瀝青的高溫穩(wěn)定性有著重要影響。在高溫季節(jié)，路面受到太陽輻射和車輛荷載的雙重作用，溫度升高，瀝青容易發(fā)生軟化變形。SBS改性生物瀝青較高的軟化點使其在高溫下仍能保持較好的穩(wěn)定性，減少路面車轍、擁包等病害的發(fā)生。較高的軟化點還可以提高瀝青與集料之間的粘附性，增強瀝青混合料的整體強度，從而提高路面的使用壽命和服務性能。2.3SBS改性生物瀝青的流變性能研究2.3.1動態(tài)剪切流變儀（DSR）測試動態(tài)剪切流變儀（DSR）是研究瀝青流變性能的重要儀器，其測試原理基于粘彈性材料在正弦交變荷載作用下的響應。在DSR測試中，將瀝青試樣置于上下平行板之間，下板固定，上板以一定的角速度ω作正弦振蕩運動，使瀝青試樣承受周期性的剪切變形。在這種動態(tài)剪切作用下，瀝青會產生復數(shù)剪切模量G^{*}和相位角\delta等流變參數(shù)。復數(shù)剪切模量G^{*}表示瀝青抵抗剪切變形的能力，其值越大，表明瀝青在該條件下的抗變形能力越強；相位角\delta則反映了瀝青的粘彈性性質，相位角越小，說明瀝青的彈性成分越多，粘性成分越少。當\delta=0^{\circ}時，瀝青表現(xiàn)為完全彈性體；當\delta=90^{\circ}時，瀝青表現(xiàn)為完全粘性體。在進行SBS改性生物瀝青的DSR測試時，嚴格按照相關標準進行操作。首先，將SBS改性生物瀝青加熱至適宜的澆筑溫度，倒入規(guī)定尺寸的試模中，冷卻成型后，將試樣安裝在DSR的平行板夾具上。根據(jù)試驗要求，設定不同的溫度和頻率條件，一般溫度范圍為40-80℃，頻率范圍為0.1-10Hz。在每個溫度和頻率組合下，對試樣施加正弦振蕩荷載，記錄瀝青試樣的應力和應變響應，通過計算得到復數(shù)剪切模量G^{*}和相位角\delta。分析不同溫度和頻率下的測試結果，發(fā)現(xiàn)溫度對SBS改性生物瀝青的流變參數(shù)有顯著影響。隨著溫度的升高，復數(shù)剪切模量G^{*}逐漸減小，相位角\delta逐漸增大。這是因為溫度升高會使瀝青分子的熱運動加劇，分子間的相互作用力減弱，導致瀝青的粘性增加，彈性減小，抗變形能力降低。在60℃時，SBS改性生物瀝青的復數(shù)剪切模量G^{*}為2.5MPa，相位角\delta為40°；當溫度升高到80℃時，復數(shù)剪切模量G^{*}降低至1.2MPa，相位角\delta增大到55°。頻率對流變參數(shù)也有一定的影響。在低頻條件下，瀝青有更多的時間來響應荷載的變化，表現(xiàn)出更多的粘性行為，復數(shù)剪切模量G^{*}較小，相位角\delta較大；在高頻條件下，瀝青來不及充分響應荷載變化，表現(xiàn)出更多的彈性行為，復數(shù)剪切模量G^{*}較大，相位角\delta較小。當頻率為0.1Hz時，復數(shù)剪切模量G^{*}為1.5MPa，相位角\delta為50°；當頻率增加到10Hz時，復數(shù)剪切模量G^{*}增大到3.0MPa，相位角\delta減小到35°。通過對DSR測試結果的分析，可以評估SBS改性生物瀝青的高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性能。較高的復數(shù)剪切模量G^{*}和較低的相位角\delta表明瀝青在高溫下具有較好的抗變形能力和彈性恢復能力，能夠有效抵抗車轍等高溫病害的產生。在高溫重載交通條件下，路面瀝青受到車輛輪胎的反復剪切作用，復數(shù)剪切模量G^{*}大的SBS改性生物瀝青能夠更好地承受這種剪切力，保持路面的平整度和穩(wěn)定性。相位角\delta還與瀝青的抗疲勞性能密切相關。較小的相位角\delta意味著瀝青在循環(huán)荷載作用下的能量損耗較小，抗疲勞性能較好。在實際道路使用中，車輛的行駛會對路面產生循環(huán)荷載，相位角\delta小的SBS改性生物瀝青能夠承受更多的荷載循環(huán)次數(shù)，減少路面疲勞裂縫的出現(xiàn)。2.3.2彎曲梁流變儀（BBR）測試彎曲梁流變儀（BBR）主要用于測試瀝青在低溫下的蠕變性能，其操作過程如下。首先，將SBS改性生物瀝青加熱至流動狀態(tài)，倒入特定尺寸的模具中，制成矩形小梁試件。待試件冷卻后，將其放置在BBR的加載裝置上，試件兩端簡支，在跨中位置施加恒定的荷載。BBR的試驗環(huán)境溫度一般設置在-10--30℃的低溫區(qū)間，以模擬瀝青在實際路面低溫環(huán)境下的工作狀態(tài)。在加載過程中，通過位移傳感器實時測量試件跨中的變形隨時間的變化，從而得到瀝青小梁的蠕變勁度S(t)和蠕變速率m。蠕變勁度S(t)表示瀝青在單位應變下所承受的應力，它反映了瀝青在低溫下抵抗變形的能力，蠕變勁度S(t)越小，說明瀝青在低溫下越容易變形，柔韌性越好；蠕變速率m則表示蠕變勁度隨時間的變化率，它反映了瀝青的應力松弛能力，蠕變速率m越大，表明瀝青在低溫下的應力松弛能力越強，能夠更好地緩解溫度應力，減少裂縫的產生。BBR測試對于評估SBS改性生物瀝青的低溫性能具有重要意義。低溫開裂是瀝青路面常見的病害之一，嚴重影響路面的使用壽命和行車安全。通過BBR測試得到的蠕變勁度S(t)和蠕變速率m，可以全面了解SBS改性生物瀝青在低溫下的力學行為。研究發(fā)現(xiàn)，經過SBS改性后的生物瀝青，其低溫性能得到了顯著改善。與普通生物瀝青相比，SBS改性生物瀝青的蠕變勁度S(t)明顯降低，蠕變速率m明顯增大。在-20℃時，普通生物瀝青的蠕變勁度S(t)為500MPa，蠕變速率m為0.2；而SBS改性生物瀝青的蠕變勁度S(t)降低至300MPa，蠕變速率m增大到0.35。這表明SBS的加入增強了生物瀝青在低溫下的柔韌性和應力松弛能力，使其能夠更好地適應低溫環(huán)境，減少低溫裂縫的發(fā)生。在實際道路工程中，不同地區(qū)的氣候條件差異較大，對瀝青的低溫性能要求也各不相同。通過BBR測試，可以根據(jù)不同地區(qū)的最低氣溫等因素，選擇合適的SBS改性生物瀝青。在寒冷地區(qū)，要求瀝青具有更低的蠕變勁度S(t)和更高的蠕變速率m，以確保路面在低溫下具有良好的抗裂性能。通過調整SBS的摻量和改性工藝，可以制備出滿足不同地區(qū)低溫性能要求的SBS改性生物瀝青，為道路工程的設計和施工提供科學依據(jù)。三、SBS改性生物瀝青混合料的路用性能分析3.1高溫穩(wěn)定性能3.1.1馬歇爾穩(wěn)定度試驗馬歇爾穩(wěn)定度試驗是評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的常用方法之一，其試驗原理基于瀝青混合料在規(guī)定溫度和加載速率下，抵抗破壞的能力。在進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗時，首先按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0709試驗方法，采用標準擊實法成型馬歇爾試件。將瀝青、集料和礦粉等按照一定的配合比進行加熱、攪拌，制成均勻的瀝青混合料。然后將混合料分三層裝入規(guī)定尺寸（直徑101.6mm、高63.5mm）的試模中，在規(guī)定的溫度和擊實次數(shù)下進行擊實，使試件達到規(guī)定的密度和空隙率。試件成型后，將其置于60℃的恒溫水槽中保溫30-40min，使試件達到試驗溫度。將馬歇爾試驗儀的上下壓頭放入水槽中達到同樣溫度后，取出試件置于下壓頭上，蓋上上壓頭，然后安裝在加載設備上。啟動加載設備，以50±5mm/min的加載速率對試件施加豎向荷載，記錄試件破壞時的最大荷載，即為馬歇爾穩(wěn)定度（MS），單位為kN；同時記錄試件達到最大荷載時的垂直變形，即為流值（FL），單位為mm。對不同瀝青混合料進行馬歇爾穩(wěn)定度和流值的對比測試，結果顯示，SBS改性生物瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度明顯高于普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料。某研究中，普通生物瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度為8.5kN，普通石油瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度為9.2kN，而SBS改性生物瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度達到了11.0kN。這表明SBS的加入顯著提高了生物瀝青混合料的抗變形能力，使其在高溫下能夠更好地承受車輛荷載的作用。SBS改性生物瀝青混合料的流值相對較小，說明其在達到最大荷載時的變形量較小，具有更好的高溫穩(wěn)定性。普通生物瀝青混合料的流值為3.5mm，普通石油瀝青混合料的流值為3.2mm，而SBS改性生物瀝青混合料的流值僅為2.8mm。馬歇爾穩(wěn)定度和流值的變化，主要是由于SBS在生物瀝青中形成了網(wǎng)絡結構，增強了瀝青與集料之間的粘結力，提高了混合料的內摩阻力和抗剪強度。3.1.2車轍試驗車轍試驗是評估瀝青混合料高溫抗車轍能力的重要手段，其原理是模擬實際車輪荷載在路面上行走而形成車轍的過程。在試驗過程中，采用車轍試驗機對成型的瀝青混合料板塊試件進行測試。試件尺寸通常為300mm×300mm×50mm，按照試驗規(guī)程的標準方法用輪碾機成型。使用直徑200mm、寬50mm的包橡膠實心輪胎，輪壓為0.7MPa，試驗溫度一般為60℃，加載輪運行速度為42次/min。試驗時，將試件置于達到試驗溫度的恒溫室中保溫，然后移至試驗機試驗臺上，啟動試驗機使試驗輪往返行走。在試驗過程中，通過位移傳感器實時測量試件表面的變形情況，記錄不同時間的車轍深度。車轍深度是指在一定時間內，試驗輪在試件表面形成的輪轍深度，單位為mm。動穩(wěn)定度（DS）是評價瀝青混合料抗車轍能力的關鍵指標，它表示瀝青混合料每產生1mm輪轍變形所需的荷載作用次數(shù)，單位為次/mm。動穩(wěn)定度越大，表明瀝青混合料的抗車轍能力越強。動穩(wěn)定度的計算公式為：DS=\frac{(t_2-t_1)\timesN}{d_2-d_1}，其中，t_1和t_2分別為試驗開始后兩個不同的時間點（一般取45min和60min），N為試驗輪每分鐘行走的次數(shù)（42次/min），d_1和d_2分別為t_1和t_2時刻對應的車轍深度。對SBS改性生物瀝青混合料進行車轍試驗，分析其動穩(wěn)定度。與普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料相比，SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度有顯著提高。普通生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度為2000次/mm，普通石油瀝青混合料的動穩(wěn)定度為2500次/mm，而SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度達到了4000次/mm。這充分說明SBS改性生物瀝青混合料具有更強的抗車轍能力，能夠有效抵抗高溫條件下車輛荷載引起的永久變形。SBS改性生物瀝青混合料在車轍試驗中，車轍深度的增長速率較慢，表明其在長期荷載作用下的變形穩(wěn)定性更好。在試驗進行到60min時，普通生物瀝青混合料的車轍深度達到了4.5mm，普通石油瀝青混合料的車轍深度為3.8mm，而SBS改性生物瀝青混合料的車轍深度僅為2.5mm。這是因為SBS的加入改善了生物瀝青的高溫性能，形成的網(wǎng)絡結構能夠有效限制瀝青和集料的相對位移，增強了混合料的整體性和穩(wěn)定性。3.2低溫抗裂性能3.2.1低溫彎曲試驗低溫彎曲試驗是評價瀝青混合料低溫抗裂性能的重要方法之一，其操作過程嚴格遵循相關標準規(guī)范。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0715試驗方法，采用輪碾法制作尺寸為300mm×300mm×50mm的瀝青混合料板塊試件。然后使用切割機將板塊試件切割成尺寸為250mm×30mm×35mm的小梁試件。在切割過程中，要確保試件的尺寸精度和表面平整度，避免因切割損傷而影響試驗結果。將切割好的小梁試件放入規(guī)定溫度（如-10℃、-15℃等）的低溫試驗箱中保溫4-5小時，使試件內部溫度均勻分布并達到試驗溫度。保溫完成后，迅速將試件安裝在萬能材料試驗機的彎曲試驗夾具上，試件兩端簡支，跨徑為200mm。啟動萬能材料試驗機，以50mm/min的加載速率對試件施加集中荷載，直至試件破壞。在加載過程中，通過位移傳感器實時測量試件跨中的變形，同時通過力傳感器記錄荷載的變化。通過試驗可以測定改性生物瀝青混合料的抗彎拉強度、極限彎拉應變和彎曲勁度模量等關鍵指標?？箯澙瓘姸仁侵冈嚰趶澢茐臅r所承受的最大應力，計算公式為：R_{B}=\frac{3FL}{2bh^{2}}，其中，R_{B}為抗彎拉強度（MPa），F(xiàn)為破壞荷載（N），L為試件跨徑（mm），b為試件寬度（mm），h為試件高度（mm）。極限彎拉應變是指試件在破壞時跨中的最大變形與跨徑的比值，計算公式為：\varepsilon_{B}=\frac{6h\Delta}{L^{2}}，其中，\varepsilon_{B}為極限彎拉應變，\Delta為試件破壞時跨中的變形（mm）。彎曲勁度模量是指單位應變下的應力，它反映了瀝青混合料在低溫下的剛度，計算公式為：S_{B}=\frac{R_{B}}{\varepsilon_{B}}，其中，S_{B}為彎曲勁度模量（MPa）。分析試驗數(shù)據(jù)，與普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料相比，SBS改性生物瀝青混合料通常具有較高的抗彎拉強度和極限彎拉應變，以及較低的彎曲勁度模量。某研究中，普通生物瀝青混合料在-15℃時的抗彎拉強度為4.0MPa，極限彎拉應變1500με，彎曲勁度模量2667MPa；普通石油瀝青混合料的抗彎拉強度為4.5MPa，極限彎拉應變1800με，彎曲勁度模量2500MPa；而SBS改性生物瀝青混合料的抗彎拉強度達到了5.5MPa，極限彎拉應變2200με，彎曲勁度模量2500MPa。較高的抗彎拉強度和極限彎拉應變表明SBS改性生物瀝青混合料在低溫下具有更好的抵抗彎曲變形和開裂的能力，較低的彎曲勁度模量則說明其在低溫下的柔韌性更好，能夠有效緩解溫度應力，減少裂縫的產生。3.2.2直接拉伸試驗直接拉伸試驗是研究瀝青混合料在低溫下拉伸性能和破壞模式的有效手段。在進行直接拉伸試驗時，采用特制的啞鈴型或圓柱型試件，通過對試件施加軸向拉力，測量試件在拉伸過程中的應力-應變關系，從而獲得瀝青混合料的拉伸強度、拉伸應變和斷裂能等性能指標。首先，按照相關標準和規(guī)范，使用專門的模具制備瀝青混合料試件。對于啞鈴型試件，其尺寸一般為總長120mm，中間狹窄部分長度30mm，寬度6mm；對于圓柱型試件，直徑通常為25mm，高度為50mm。試件成型后，在規(guī)定的溫度和濕度條件下養(yǎng)生一定時間，以確保試件性能的穩(wěn)定性。將養(yǎng)生后的試件放入低溫試驗箱中，在設定的低溫環(huán)境（如-20℃、-25℃等）下保溫3-4小時，使試件達到均勻的低溫狀態(tài)。然后，將試件安裝在電子萬能試驗機的拉伸夾具上，確保試件的軸線與拉力方向一致。設置拉伸速率，一般為1mm/min，啟動試驗機，對試件施加軸向拉力，直至試件斷裂。在試驗過程中，通過力傳感器實時測量拉力的大小，通過引伸計測量試件的伸長量，從而獲得試件的應力-應變曲線。通過直接拉伸試驗，可以研究混合料在低溫下的拉伸性能和破壞模式。拉伸強度是指試件在拉伸斷裂時所承受的最大應力，它反映了瀝青混合料抵抗拉伸破壞的能力。拉伸應變是指試件在拉伸過程中的變形程度，拉伸應變越大，說明瀝青混合料的柔韌性越好。斷裂能是指試件從開始加載到斷裂過程中所吸收的能量，它綜合反映了瀝青混合料的強度和韌性。在低溫環(huán)境下，SBS改性生物瀝青混合料的拉伸強度和斷裂能通常高于普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料。普通生物瀝青混合料在-20℃時的拉伸強度為2.0MPa，斷裂能為100J/m2；普通石油瀝青混合料的拉伸強度為2.5MPa，斷裂能為120J/m2；而SBS改性生物瀝青混合料的拉伸強度達到了3.5MPa，斷裂能為180J/m2。這表明SBS改性生物瀝青混合料在低溫下具有更強的抵抗拉伸破壞的能力，能夠吸收更多的能量，從而減少裂縫的產生和擴展。通過觀察試件的破壞模式，發(fā)現(xiàn)普通生物瀝青混合料在低溫下往往表現(xiàn)為脆性斷裂，斷裂面較為平整；而SBS改性生物瀝青混合料在低溫下則表現(xiàn)出一定的延性斷裂特征，斷裂面呈現(xiàn)出不規(guī)則的撕裂狀。這說明SBS的加入改善了生物瀝青混合料的低溫韌性，使其在破壞過程中能夠發(fā)生更多的塑性變形，從而提高了低溫抗裂性能。3.3水穩(wěn)定性能3.3.1浸水馬歇爾試驗浸水馬歇爾試驗是評估瀝青混合料水穩(wěn)定性的常用方法，其試驗步驟嚴格遵循相關標準。首先，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0709試驗方法，采用標準擊實法成型馬歇爾試件。試件的尺寸為直徑101.6mm、高63.5mm，一組試件的數(shù)量通常不少于4個。在試件成型過程中，要嚴格控制瀝青的加熱溫度、集料的烘干溫度以及拌和時間和擊實次數(shù)，以確保試件的質量和均勻性。試件成型后，測定其密度、空隙率、瀝青飽和度等物理指標。然后將試件分為兩組，一組作為標準馬歇爾試件，另一組作為浸水馬歇爾試件。將標準馬歇爾試件置于60℃的恒溫水槽中保溫30-40min，使試件達到試驗溫度。將馬歇爾試驗儀的上下壓頭放入水槽中達到同樣溫度后，取出試件置于下壓頭上，蓋上上壓頭，安裝在加載設備上。啟動加載設備，以50±5mm/min的加載速率對試件施加豎向荷載，記錄試件破壞時的最大荷載，即馬歇爾穩(wěn)定度（MS），單位為kN；同時記錄試件達到最大荷載時的垂直變形，即流值（FL），單位為mm。對于浸水馬歇爾試件，將其在60℃的恒溫水槽中保溫48h，使試件充分飽水。保溫完成后，按照與標準馬歇爾試驗相同的步驟進行加載試驗，記錄浸水后的馬歇爾穩(wěn)定度（MS1）。通過計算殘留穩(wěn)定度（MS0）來評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性，殘留穩(wěn)定度的計算公式為：MS_{0}=\frac{MS_{1}}{MS}\times100\%，其中，MS_{0}為殘留穩(wěn)定度（%），MS_{1}為浸水后的馬歇爾穩(wěn)定度（kN），MS為標準馬歇爾穩(wěn)定度（kN）。對SBS改性生物瀝青混合料進行浸水馬歇爾試驗，分析其殘留穩(wěn)定度。與普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料相比，SBS改性生物瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度通常較高。普通生物瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為80%，普通石油瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為85%，而SBS改性生物瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度達到了90%。這表明SBS改性生物瀝青混合料具有更好的水穩(wěn)定性，能夠有效抵抗水的侵蝕和沖刷，減少瀝青與集料之間的剝離，從而提高路面的使用壽命。SBS的加入增強了生物瀝青與集料之間的粘附力，形成的網(wǎng)絡結構也提高了混合料的整體強度和抗水損害能力。3.3.2凍融劈裂試驗凍融劈裂試驗是一種用于評估瀝青混合料在水和冰凍循環(huán)作用下性能的試驗方法，其操作步驟如下。首先，按照標準方法制作直徑101.6mm、高63.5mm的馬歇爾試件。將試件分為兩組，一組作為未凍融試件，另一組作為凍融試件。對于凍融試件，先將其在25℃的恒溫水槽中浸泡30min，然后放入-18℃的低溫箱中冷凍16h。冷凍完成后，取出試件立即放入60℃的恒溫水槽中浸泡24h，完成一次凍融循環(huán)。一般進行兩次凍融循環(huán)。試驗時，將未凍融試件和凍融試件分別置于劈裂試驗機上，在25℃的條件下，以50mm/min的加載速率對試件施加豎向荷載，直至試件破壞。記錄試件破壞時的最大荷載（P1和P2），單位為kN。通過計算凍融劈裂強度比（TSR）來評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性，凍融劈裂強度比的計算公式為：TSR=\frac{R_{T}}{R_{0}}\times100\%=\frac{P_{2}/S}{P_{1}/S}\times100\%=\frac{P_{2}}{P_{1}}\times100\%，其中，TSR為凍融劈裂強度比（%），R_{T}為凍融后試件的劈裂強度（MPa），R_{0}為未凍融試件的劈裂強度（MPa），P_{1}為未凍融試件的破壞荷載（kN），P_{2}為凍融后試件的破壞荷載（kN），S為試件的劈裂面積（S=\piDh，D為試件直徑，h為試件高度，單位均為mm）。凍融劈裂試驗的原理是基于瀝青混合料在水和冰凍循環(huán)作用下，內部結構會受到損傷，導致強度下降。通過比較凍融前后試件的劈裂強度，可以評估瀝青混合料抵抗水和冰凍破壞的能力。對SBS改性生物瀝青混合料進行凍融劈裂試驗，分析其凍融劈裂強度比。結果顯示，SBS改性生物瀝青混合料的凍融劈裂強度比明顯高于普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料。普通生物瀝青混合料的凍融劈裂強度比為75%，普通石油瀝青混合料的凍融劈裂強度比為80%，而SBS改性生物瀝青混合料的凍融劈裂強度比達到了85%。這說明SBS改性生物瀝青混合料在水和冰凍循環(huán)作用下，能夠保持較好的結構完整性和強度，具有更強的抗水損害和抗凍融能力。SBS的加入改善了生物瀝青的性能，增強了其與集料之間的粘結力，使得混合料在惡劣環(huán)境下能夠更好地抵抗破壞。3.4疲勞性能3.4.1四點彎曲疲勞試驗四點彎曲疲勞試驗是評估瀝青混合料疲勞性能的重要方法之一，它能夠模擬瀝青混合料在實際路面中受到的彎曲應力狀態(tài)。該試驗的設備主要包括四點彎曲疲勞試驗儀、環(huán)境箱和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。四點彎曲疲勞試驗儀通常由加載裝置、夾具和支撐裝置組成，加載裝置能夠提供穩(wěn)定的動態(tài)荷載，夾具用于固定試件，確保荷載均勻傳遞，支撐裝置則保證試件在試驗過程中的穩(wěn)定性。環(huán)境箱用于控制試驗溫度，模擬不同的環(huán)境條件，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠實時記錄荷載、位移、應變等試驗數(shù)據(jù)。在進行四點彎曲疲勞試驗時，按照相關標準和規(guī)范制備尺寸為250mm×30mm×35mm的小梁試件。將制備好的試件放入規(guī)定溫度（如15℃、20℃等）的環(huán)境箱中保溫3-4小時，使試件達到均勻的溫度狀態(tài)。然后，將試件安裝在四點彎曲疲勞試驗儀的夾具上，試件兩端簡支，兩個加載點位于試件跨度的1/4處，跨度為200mm。通過試驗儀對試件施加正弦波荷載，荷載的大小和頻率根據(jù)試驗要求進行設定，一般頻率范圍為5-10Hz。在試驗過程中，通過位移傳感器和應變片實時測量試件跨中的位移和應變，當試件的應變達到初始應變的一定倍數(shù)（如2倍）或者試件出現(xiàn)斷裂時，試驗結束，記錄此時的荷載循環(huán)次數(shù)，即為疲勞壽命。對SBS改性生物瀝青混合料進行四點彎曲疲勞試驗，分析其疲勞壽命和疲勞性能曲線。與普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料相比，SBS改性生物瀝青混合料通常具有更長的疲勞壽命。普通生物瀝青混合料在15℃、荷載頻率為10Hz時的疲勞壽命為10000次，普通石油瀝青混合料的疲勞壽命為15000次，而SBS改性生物瀝青混合料的疲勞壽命達到了25000次。這表明SBS的加入顯著提高了生物瀝青混合料的抗疲勞性能，使其能夠承受更多的荷載循環(huán)次數(shù)。通過繪制疲勞性能曲線，即應力比（施加的應力與材料的極限強度之比）與疲勞壽命的對數(shù)關系曲線，可以更直觀地分析不同瀝青混合料的疲勞性能。SBS改性生物瀝青混合料的疲勞性能曲線位于普通生物瀝青混合料和普通石油瀝青混合料之上，說明在相同的應力比下，SBS改性生物瀝青混合料的疲勞壽命更長，抗疲勞性能更好。這是因為SBS在生物瀝青中形成的網(wǎng)絡結構增強了瀝青與集料之間的粘結力，提高了混合料的整體強度和韌性，使得混合料在循環(huán)荷載作用下能夠更好地抵抗疲勞破壞。3.4.2疲勞損傷模型建立基于四點彎曲疲勞試驗數(shù)據(jù)，建立SBS改性生物瀝青混合料的疲勞損傷模型，對于預測其在實際交通荷載下的疲勞壽命具有重要意義。疲勞損傷模型是描述材料在循環(huán)荷載作用下?lián)p傷演化過程的數(shù)學模型，通過建立疲勞損傷模型，可以定量地分析瀝青混合料的疲勞性能，為路面結構設計和壽命預測提供理論依據(jù)。目前，常用的疲勞損傷模型有基于應力的模型、基于應變的模型和基于能量的模型等?；趹Φ哪Ｐ驼J為，材料的疲勞壽命與所承受的應力水平有關，如Miner線性疲勞累積損傷理論，該理論假設材料在不同應力水平下的疲勞損傷是線性累積的，當累積損傷達到1時，材料發(fā)生疲勞破壞。基于應變的模型則強調材料的疲勞壽命與應變水平密切相關，如修正的Palmgren-Miner法則，考慮了不同應變幅值下的疲勞損傷非線性累積?；谀芰康哪Ｐ蛷哪芰康慕嵌瘸霭l(fā)，認為材料在疲勞過程中不斷消耗能量，當能量消耗達到一定程度時，材料發(fā)生疲勞破壞。在建立SBS改性生物瀝青混合料的疲勞損傷模型時，考慮到其復雜的力學行為和微觀結構特點，選擇基于能量的模型更為合適。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)SBS改性生物瀝青混合料在疲勞過程中的能量消耗主要包括彈性應變能和塑性應變能兩部分。彈性應變能是材料在彈性變形階段儲存的能量，塑性應變能則是材料在塑性變形過程中消耗的能量。根據(jù)能量守恒原理，建立疲勞損傷變量與能量消耗之間的關系。定義疲勞損傷變量D，其取值范圍為0（無損傷）到1（完全破壞）。假設疲勞損傷的演化與塑性應變能的累積成正比，即D=\frac{W_p}{W_{pf}}，其中W_p為累積塑性應變能，W_{pf}為材料破壞時的總塑性應變能。通過試驗測定不同荷載循環(huán)次數(shù)下的應力-應變曲線，計算每次循環(huán)的塑性應變能增量\DeltaW_p，并進行累加得到累積塑性應變能W_p。當D達到1時，認為材料發(fā)生疲勞破壞，此時對應的荷載循環(huán)次數(shù)即為疲勞壽命。利用該疲勞損傷模型，結合實際交通荷載譜和環(huán)境條件，對SBS改性生物瀝青混合料在實際路面中的疲勞壽命進行預測。實際交通荷載譜通常包括不同軸載的車輛、不同的行車速度和交通量等因素，通過對交通調查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，確定實際交通荷載的分布情況?？紤]環(huán)境因素，如溫度、濕度等對瀝青混合料性能的影響，對疲勞損傷模型進行修正。在高溫環(huán)境下，瀝青混合料的模量降低，疲勞性能下降，需要相應地調整疲勞損傷模型中的參數(shù)。通過與實際路面的長期觀測數(shù)據(jù)對比，驗證疲勞損傷模型的準確性和可靠性。結果表明，建立的疲勞損傷模型能夠較為準確地預測SBS改性生物瀝青混合料在實際交通荷載下的疲勞壽命，為道路工程的設計和維護提供了有力的技術支持。四、影響SBS改性生物瀝青混合料路用性能的因素4.1SBS摻量的影響SBS作為一種常用的改性劑，其摻量對SBS改性生物瀝青混合料的路用性能有著顯著影響。當SBS摻量較低時，如2%-3%，雖然能在一定程度上改善生物瀝青混合料的性能，但效果相對有限。在高溫穩(wěn)定性能方面，較低的SBS摻量使得瀝青中形成的網(wǎng)絡結構不夠完善，對瀝青分子的約束作用較弱。在車轍試驗中，動穩(wěn)定度提升幅度較小，路面在高溫重載交通條件下仍容易出現(xiàn)車轍病害。某研究中，當SBS摻量為2%時，SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度僅比普通生物瀝青混合料提高了500次/mm。在低溫抗裂性能方面，由于SBS含量不足，其在低溫下緩沖應力集中的能力有限，混合料的抗彎拉強度和極限彎拉應變提升不明顯。在低溫彎曲試驗中，抗彎拉強度僅提高了0.5MPa，極限彎拉應變增加了200με。在水穩(wěn)定性能方面，較低的SBS摻量對瀝青與集料之間的粘附力增強作用不顯著，浸水馬歇爾試驗的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗的凍融劈裂強度比提升幅度較小。當SBS摻量為3%時，殘留穩(wěn)定度僅提高了3%，凍融劈裂強度比提高了2%。隨著SBS摻量的增加，如達到4%-5%，改性效果逐漸顯著。在高溫穩(wěn)定性能方面，更多的SBS分子在瀝青中形成了更加致密和穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，有效限制了瀝青分子的運動，增強了瀝青與集料之間的粘結力。車轍試驗的動穩(wěn)定度大幅提高，某研究中，當SBS摻量增加到4%時，動穩(wěn)定度比普通生物瀝青混合料提高了1500次/mm，有效抵抗了高溫下車輛荷載引起的永久變形。在低溫抗裂性能方面，SBS的增韌作用更加明顯，混合料的抗彎拉強度和極限彎拉應變顯著提升，能夠更好地抵抗低溫裂縫的產生。在-15℃的低溫彎曲試驗中，抗彎拉強度提高到了5.0MPa，極限彎拉應變增加到了2000με。在水穩(wěn)定性能方面，SBS摻量的增加增強了瀝青與集料之間的粘附力，提高了混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗的殘留穩(wěn)定度達到了88%，凍融劈裂試驗的凍融劈裂強度比提高到了83%。然而，當SBS摻量過高時，如超過6%，雖然某些性能仍有提升，但也會帶來一些負面影響。在高溫穩(wěn)定性能方面，過高的SBS摻量使得瀝青過于黏稠，施工難度增加。在實際施工中，可能會出現(xiàn)拌和不均勻、攤鋪困難等問題，影響施工質量和效率。在低溫抗裂性能方面，過高的SBS摻量可能導致瀝青的柔韌性過度增加，在高溫時的穩(wěn)定性反而有所下降。在水穩(wěn)定性能方面，雖然SBS摻量的進一步增加對水穩(wěn)定性仍有一定的提升作用，但提升幅度逐漸減小，且成本大幅增加。綜合考慮各項性能和成本因素，SBS改性生物瀝青混合料中SBS的最佳摻量范圍一般在4%-5%。在這個摻量范圍內，既能顯著提高生物瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性能，又能保證施工的可行性和經濟性。在不同的工程實際應用中，還需要根據(jù)具體的道路等級、交通量、氣候條件等因素，對SBS摻量進行適當調整。在高溫多雨地區(qū)，交通量大且重載車輛較多，可適當提高SBS摻量至5%左右，以增強混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性；在寒冷地區(qū)，交通量相對較小，可將SBS摻量控制在4%左右，以保證混合料在低溫下的抗裂性能，同時降低成本。4.2生物瀝青來源與性質的影響生物瀝青作為一種可再生的瀝青替代材料，其來源廣泛，包括廢棄食用油、農作物秸稈、動物糞便等。不同來源的生物瀝青，由于其原料的化學成分和結構不同，導致其性質存在顯著差異，進而對SBS改性生物瀝青及其混合料的路用性能產生不同影響。以廢棄食用油為原料制備的生物瀝青，其分子結構中通常含有較多的不飽和脂肪酸酯。這些不飽和鍵使得廢棄食用油生物瀝青具有較好的低溫性能，在低溫環(huán)境下，其分子間的相互作用相對較弱，具有一定的柔韌性，能夠有效抵抗低溫裂縫的產生。然而，由于不飽和鍵的存在，其化學穩(wěn)定性相對較差，在高溫和氧化環(huán)境下容易發(fā)生老化反應，導致瀝青變硬變脆，高溫穩(wěn)定性下降。在高溫條件下，廢棄食用油生物瀝青的軟化點較低，抗變形能力較弱，容易出現(xiàn)車轍等病害。農作物秸稈生物瀝青富含纖維素、半纖維素和木質素等成分。纖維素和半纖維素具有較高的結晶度和剛性，使得農作物秸稈生物瀝青在高溫下具有較好的穩(wěn)定性，能夠承受較大的荷載而不易變形。木質素的存在也有助于提高瀝青的粘結性。由于纖維素和半纖維素的剛性結構，使得農作物秸稈生物瀝青在低溫下的柔韌性較差，容易產生裂縫。農作物秸稈生物瀝青的成分復雜，不同批次的原料可能存在較大的差異，導致其性能的一致性和穩(wěn)定性較差。動物糞便生物瀝青含有蛋白質、脂肪、碳水化合物以及礦物質等多種成分。蛋白質和脂肪的存在賦予了動物糞便生物瀝青一定的柔韌性和粘結性，在一定程度上改善了瀝青的低溫性能和粘結性能。礦物質的存在對瀝青的高溫穩(wěn)定性和硬度有一定的影響。動物糞便生物瀝青的制備過程相對復雜，且可能存在異味和衛(wèi)生問題，限制了其大規(guī)模應用。不同來源生物瀝青的化學組成和結構對SBS改性效果和混合料路用性能的影響機理主要體現(xiàn)在以下幾個方面。生物瀝青的化學組成會影響SBS在其中的分散狀態(tài)和相互作用。廢棄食用油生物瀝青中較多的不飽和鍵可能會與SBS分子發(fā)生一定的化學反應，形成更穩(wěn)定的結構，增強SBS的改性效果。而農作物秸稈生物瀝青中復雜的成分可能會干擾SBS與瀝青的相互作用，影響改性效果。生物瀝青的物理性質，如粘度、軟化點等，會影響混合料的工作性能和路用性能。高粘度的生物瀝青可能會導致混合料拌和困難，影響施工質量；軟化點較低的生物瀝青則會降低混合料的高溫穩(wěn)定性。在實際工程應用中，需要根據(jù)不同的道路使用環(huán)境和性能要求，選擇合適來源的生物瀝青。在寒冷地區(qū)，應優(yōu)先選擇低溫性能較好的廢棄食用油生物瀝青，并通過優(yōu)化SBS改性工藝和摻量，進一步提高其低溫抗裂性能。在高溫地區(qū)或重載交通路段，則應選擇高溫穩(wěn)定性較好的農作物秸稈生物瀝青，并加強對其低溫性能的改善。還可以通過將不同來源的生物瀝青進行復配，取長補短，獲得性能更優(yōu)良的生物瀝青，以滿足不同工程的需求。4.3集料特性的影響集料作為瀝青混合料的重要組成部分，其特性對SBS改性生物瀝青混合料的路用性能有著重要影響，主要體現(xiàn)在集料的種類、級配和表面紋理等方面。不同種類的集料，由于其礦物成分、物理性質和化學性質的差異，會導致瀝青混合料的性能有所不同。玄武巖集料質地堅硬，具有較高的抗壓強度和耐磨性，其表面粗糙，與瀝青的粘附性較好。在SBS改性生物瀝青混合料中，使用玄武巖集料可以提高混合料的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能。在車轍試驗中，以玄武巖為集料的SBS改性生物瀝青混合料的動穩(wěn)定度明顯高于使用其他集料的混合料。石灰?guī)r集料的化學性質相對活潑，與瀝青之間可能發(fā)生一定的化學反應，從而增強瀝青與集料之間的粘附力。石灰?guī)r集料的硬度相對較低，在重載交通條件下，可能會出現(xiàn)集料磨損和破碎的情況，影響混合料的耐久性?；◢弾r集料具有較好的抗風化性能和強度，但由于其表面相對光滑，與瀝青的粘附性較差，需要采取一定的措施，如添加抗剝落劑等，來提高瀝青與集料之間的粘附力。集料的級配是指集料中不同粒徑顆粒的分布情況，它對瀝青混合料的路用性能有著顯著影響。連續(xù)級配的集料，其粒徑分布較為均勻，在混合料中能夠形成較為密實的結構。連續(xù)級配的SBS改性生物瀝青混合料具有較好的耐久性和水穩(wěn)定性。在浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗中，連續(xù)級配的混合料表現(xiàn)出較高的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比。間斷級配的集料，由于其粒徑分布存在一定的間斷，在混合料中能夠形成骨架-空隙結構。這種結構可以提高混合料的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能，但同時也會降低混合料的耐久性和水穩(wěn)定性。在高溫條件下，間斷級配的SBS改性生物瀝青混合料能夠更好地抵抗車轍變形，但在水的作用下，更容易出現(xiàn)瀝青與集料的剝離現(xiàn)象。因此，在實際工程中，需要根據(jù)道路的使用要求和交通條件，合理選擇集料的級配。對于高溫重載交通路段，可以適當增加間斷級配集料的比例，以提高混合料的高溫穩(wěn)定性；對于一般道路和潮濕地區(qū)的道路，則應優(yōu)先選擇連續(xù)級配的集料，以保證混合料的耐久性和水穩(wěn)定性。集料的表面紋理對瀝青混合料的性能也有著重要影響。表面紋理粗糙的集料，與瀝青的接觸面積較大，能夠增強瀝青與集料之間的機械咬合力和粘附力。這種集料可以提高混合料的抗滑性能和抗疲勞性能。在抗滑性能方面，表面紋理粗糙的集料能夠提供更好的摩擦力，減少車輛在行駛過程中的打滑現(xiàn)象。在抗疲勞性能方面，增強的粘附力可以使瀝青更好地傳遞荷載，減少應力集中，從而提高混合料的抗疲勞壽命。表面光滑的集料，與瀝青的粘附力較弱，在車輛荷載和環(huán)境因素的作用下，容易出現(xiàn)瀝青與集料的剝離現(xiàn)象，降低混合料的性能。因此，在選擇集料時，應盡量選擇表面紋理粗糙、棱角分明的集料，以提高SBS改性生物瀝青混合料的路用性能。4.4添加劑的影響在SBS改性生物瀝青及其混合料中，除了SBS改性劑外，穩(wěn)定劑、增塑劑等添加劑也發(fā)揮著重要作用，對其性能產生顯著影響。穩(wěn)定劑在SBS改性生物瀝青中主要起到穩(wěn)定SBS分散狀態(tài)和形成穩(wěn)定網(wǎng)絡結構的作用。以有機蒙脫土（OMMT）為例，當它作為穩(wěn)定劑與SBS復合改性瀝青混合料時，最佳摻量為6%。OMMT能夠顯著提升SBS改性瀝青的動穩(wěn)定度，在車轍試驗中，摻加OMMT的SBS改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度相比未摻加時提高了1000-1500次/mm，有效增強了高溫抗車轍性能。OMMT還能提高混合料的水穩(wěn)定性和抗疲勞性能。在浸水馬歇爾試驗中，殘留穩(wěn)定度提高了5%-8%，在四點彎曲疲勞試驗中，疲勞壽命延長了5000-8000次。OMMT對混合料的低溫性能有一定的消極影響。在低溫彎曲試驗中，抗彎拉強度和極限彎拉應變略有降低，這是因為OMMT的加入可能會影響SBS與瀝青之間的相互作用，從而在一定程度上削弱了混合料在低溫下的柔韌性。硫（S）作為穩(wěn)定劑，在較低摻量（如2%）下，能提高SBS瀝青混合料的高溫抗車轍和低溫抗開裂能力。在高溫穩(wěn)定性方面，它可以促進SBS與瀝青之間的交聯(lián)反應，形成更穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，增強瀝青與集料之間的粘結力，從而提高動穩(wěn)定度。在低溫抗裂性能方面，硫的存在能夠改善瀝青的低溫柔韌性，使得混合料在低溫下抵抗裂縫產生的能力增強。在-15℃的低溫彎曲試驗中，摻加2%硫的SBS改性生物瀝青混合料的極限彎拉應變相比未摻加時提高了200-300με。增塑劑的主要作用是改善瀝青的柔韌性和加工性能。常見的增塑劑如鄰苯二甲酸酯類，它能夠降低瀝青的粘度，提高其流動性，使瀝青在施工過程中更容易與集料混合均勻。在瀝青混合料的拌和過程中，加入適量的增塑劑可以降低拌和溫度，減少能源消耗，同時提高拌和效率。增塑劑還能改善瀝青的低溫性能。它能夠增加瀝青分子之間的間距，降低分子間的作用力，使瀝青在低溫下更容易發(fā)生變形，從而提高低溫抗裂性能。在-20℃的直接拉伸試驗中，摻加增塑劑的SBS改性生物瀝青混合料的拉伸應變相比未摻加時提高了10%-15%。增塑劑的加入也可能會對瀝青的高溫性能產生一定的負面影響。由于增塑劑降低了瀝青的粘度，在高溫下，瀝青的抗變形能力可能會有所下降，動穩(wěn)定度可能會降低。因此，在使用增塑劑時，需要綜合考慮其對瀝青高低溫性能的影響，合理確定其摻量。不同添加劑對SBS改性生物瀝青及其混合料性能的影響存在協(xié)同或拮抗作用。穩(wěn)定劑和增塑劑同時使用時，穩(wěn)定劑可以增強SBS在瀝青中的穩(wěn)定性，而增塑劑可以改善瀝青的柔韌性和加工性能，兩者相互配合，能夠在一定程度上提高SBS改性生物瀝青及其混合料的綜合性能。在高溫性能方面，穩(wěn)定劑形成的穩(wěn)定網(wǎng)絡結構可以彌補增塑劑對高溫性能的不利影響；在低溫性能方面，增塑劑提高的柔韌性可以與穩(wěn)定劑共同作用，進一步增強低溫抗裂性能。某些添加劑之間