中国生产的石油沥青具有蜡含量高、温度敏感性 较大的特点，导致沥青路面的高低温性能较差，易发生 车辙、开裂等路面病害。同时，在如光、氧、水分等自然 环境因素的影响下发生老化，造成路面的抗疲劳性能 降低，减短 其 使 用 寿 命。为了改善这种现状，如 橡 胶 类、树脂类等聚合物改性剂均用于石油沥青中，以提高 其路用性能，且效果显著。但基于聚合物改性沥青昂 贵的造价、复杂的改性工艺以及与石油沥青不融，造成 离析等弊端，许多新型的改性剂被不断研发应用，如纳 米材料改性 剂、硅藻土改性剂以及有机硅改性剂等。 其中，纳米碳酸钙改性剂的研究使用引起了国内外学 者的广泛关注。
纳米碳酸钙是一种典型的纳米材料，具有优良的 补强能力、造价低、应用前景广泛，在橡胶、造纸等产业 中广泛应用。该文通过采用旋转黏度试验（ＲＶ）、动态 剪切流 变 仪（ＤＳＲ）、弯 曲 梁 流 变 仪（ＢＢＲ），对 ＲＴＦＯ 老化和 ＰＡＶ 长期老化后的纳米碳酸钙改性沥青进行 流 变 特 性 研 究，并 通 过 多 重 应 力 蠕 变 恢 复 试 验 （ＭＳＣＲ）研 究 其 变 形 能 力，通过线性幅度扫描试验 （ＬＡＳ）研究其抗疲劳性能，以更好地了解纳米碳酸钙 作为一种改性剂对沥青性能的影响。
原材料及纳米碳酸钙改性沥青制备
１．１ 原材料 选用两种沥青：
① 广泛用于美国路面的 ＰＧ６４－ ２２沥青；② ＰＧ７６－２２沥青，即苯乙烯丁二烯苯乙烯 （ＳＢＳ）改性沥青。沥青的性能等级根据上海昌吉
SYD-2806A沥青软化点测定器测定 Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ规 范确定。按照ＪＴＧＥ２０－２０１１《公路工程沥青及沥青 混合料试验规程》的试验方法对沥青进行检测，结果满足规范要求。纳米碳酸钙采用北京某公司产品，该公 司利用其先进的纳米粉体工业化制备技术，通过复杂的技术手段，有效控制其化学反应和结晶过程，从而获 得粒度小、分布均匀、高质量的纳米碳酸钙颗粒。
１．２ 纳米碳酸钙改性沥青的制备 按照聚合物改性沥青的制备工艺，首先将基质沥 青在１６０ ℃条件下软化至流动状态，按照沥青质量的 ５％和１０％，缓慢加入纳米碳酸钙，添加过程大约在３ ｍｉｎ之内完成。然后在剪切温度为１６３ ℃，剪 切 速 率 保持在１５００ｒ／ｍｉｎ的条件下，进行改性沥青的制备。 在剪切过程 中，发 现 在 混 合 阶 段 开 始 时，沥 青 体 积 膨 胀，气泡浮在表面上。这是由于在投放改性剂的过程 中，不可避免地会引入空气。当表面气泡全部消失，试 样表面均匀、平整、类似镜面，即可停止剪切，一般需要 进行１５～３０ ｍｉｎ。此 时 制 备 的 混 合 均 匀 的 沥 青 即 为 纳米碳酸钙改性沥青。
纳米碳酸钙改性沥青的流变试验及其结果分析
２．１ 旋转黏度试验
沥青黏度（
上海昌吉SYD-265E石油产品运动粘度测定器）与沥青路面的力学行为密切相关，例如 高温时沥青路面产生车辙程度的高低，与沥青的黏度 有直接关系。同时，沥青的黏度还是反映其感温性能 的一项技术指标。黏度越大，则其稳定性和耐久性越 好，抗变形能力也越好。研究中使用１３５ ℃的旋转黏 度来评估沥青的感温性能。按照 ＡＡＳＨＴＯ ＴＰ４８规 定的试验方法，在１３５ ℃下测量沥青黏结剂的旋转黏 度，具体试验数据如表２所示。
２．２ 动态剪切流变试验
采用 ＤＳＲ测定沥青在高温下的流变特性，用来评 价其高温性能。通过在沥青上施加正弦应力，可测得 沥青的复数剪切模量（Ｇ＊ ）和相位角（δ）。然后采用复 合剪切模量最大剪应力和最大剪应变的比值，能够表 征沥青在重复剪切应力条件下的抗变形性能；相位角 表征应力和应变之间的时间滞后。同时，依 据 ＳＨＲＰ 的研究结果，选择车辙因子Ｇ＊／ｓｉｎδ 值作为评价沥青 高温性能的指标。Ｇ＊／ｓｉｎδ 值越大表明沥青材料抵抗 车辙的能力越强。
３ 结论
（１）相比于原样沥青，添加纳米碳酸钙改性后，沥 青黏度增大，且随着纳米碳酸钙含量的增大，黏度进一 步增大。
（２）ＭＳＣＲ试验与 ＤＳＲ试验结果一致，表明纳米 碳酸钙能够显著提高沥青胶结料的高温抗车辙性能， 且随着纳米碳酸钙含量的增加，其改善效果更显著。
（３）低温 ＢＢＲ试验结果表明，当纳米碳酸钙用量 低于１０％，纳米碳酸钙改性沥青与原样沥青具有相似 的低温能力。因此，纳米碳酸钙对沥青的低温性能影 响不大。
（４）ＬＡＳ结果表明：添加纳米碳酸钙对沥青的抗 疲劳性能有不利影响。在低应变水平下，随着纳米碳 酸钙用量的增加，当纳米碳酸钙含量为５％和１０％时， 其疲劳寿命 分 别 降 低 了１７．７％和３９．９％，而 在 高 应 变 水平下的疲劳寿命变化不明显，当纳米碳酸钙含量为 ５％和１０％时，其疲劳寿命分别降低了７．６％和１６．４％。
