近年来，交通领域越来越多地使用纳米技术和纳米材料，在该领域中的一个较重要的方向为纳米材料改性沥青技术。由于纳米材料的特殊性和表面特性，使得纳米改性沥青具有良好的应用前景。纳米改性沥青是通过多种手段将纳米材料与沥青材料混合，通过纳米材料的纳米效应改善沥青的各种路用性能中国沥青网sinoasphalt.com。

纳米改性沥青分为两种：一种是直接将纳米材料与基质沥青混合，从而改善基质沥青的各种性能；另一种是通过纳米材料、高分子聚合物材料以及基质沥青共混，从而提高基质沥青乃至聚合物改性沥青的各项性能。该文采用的是第二种，通过纳米ZnO、SBS改性剂以及基质沥青共混，制备纳米ZnO/SBS改性沥青。

该文以AC-13型沥青混合料为例，研究基质沥青、纳米ZnO改性沥青、SBS改性沥青以及纳米ZnO/SBS改性沥青对混合料路用性能的影响。通过马歇尔试验得出最佳沥青用量，以车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验获得高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性的一系列试验数据，对数据进行分析对比，得出纳米ZnO/SBS改性剂对沥青混合料路用性能的影响。

试验材料性能及混合料级配

主要原材料

沥青：韩国SK-70#基质沥青。

纳米ZnO：中国某品牌纳米ZnO。

SBS改性剂：韩国LG501P线形结构。

集料技术性能：粗集料采用闪长岩碎石，规格为9.5～16、4.75～9.5、2.36～4.75ｍｍ；细集料采用机制砂。

改性沥青制备及剂量确定

纳米ZnO是一种白色的粉末状固体材料，采用手动搅拌的方法就能使其与基质沥青混合；SBS改性剂是一种高分子聚合物，不能直接与基质沥青混合，需要用到高速剪切设备；纳米ZnO/SBS改性沥青的制备先通过溶剂法制得纳米ZnO/SBS，在苯溶剂中将纳米ZnO/SBS制备成胶体，然后将其加入到基质沥青中，常温下以130ｒ/min的速率用机械搅拌60min，并通过合适的工艺将溶剂除去，得到纳米ZnO/SBS改性沥青。

有关资料表明：SBS改性沥青中，一般SBS的最佳剂量为5%左右，此时SBS改性沥青的抗高温、抗低温和抗老化性能最佳。因此该文SBS改性剂的剂量取5%，纳米ZnO的剂量通过试验测试各个性能指标做对比研究。

可看出：当纳米ZnO剂量超过5%后，制得的纳米ZnO/SBS改性沥青针入度、软化点、延度等指标都趋于平稳。基于这点考虑，在此次对比评价试验过程中，纳米ZnO的剂量选为5%。

级配曲线的确定

该文的主要目的是研究纳米ZnO/SBS改性沥青对混合料性能的影响，故直接选取某工程实例级配，对级配设计过程不作过多赘述。

最佳用量确定

根据选取的合成级配，分别采用3.9%、4.3%、4.7%、5.1%、5.5%共5种油石比成型马歇尔试件，结合料采用SBS改性沥青。通过绘制各个指标与油石比的关系图得到最佳沥青用量为4.8%。

采用相同的方法分别以基质沥青、纳米ZnO改性沥青和纳米ZnO/SBS改性沥青作为结合料成型马歇尔试件，获得各种沥青的最佳用量分别是4.9%、4.9%和4.7%。为了便于比较，统一采用沥青用量4.8%。

纳米ZnO/SBS改性沥青混合料路用性能研究

高温稳定性

采用车辙试验的动稳定度指标来评价各种沥青混合料的高温性能。

可知：①动稳定度由小到大的顺序为基质沥青、纳米ZnO改性沥青、SBS改性沥青、纳米ZnO/SBS改性沥青；②纳米ZnO改性剂对改善基质沥青混合料的高温稳定性作用不大，但是对提高SBS改性沥青混合料的高温稳定性作用较为明显。

低温抗裂性

采用-10℃条件下的沥青混合料低温弯曲试验来评价各种类型沥青混合料。

可知：基质沥青中加入纳米ZnO后，混合料破坏应变减小，说明纳米ZnO改性沥青混合料的低温抗裂性不如基质沥青混合料；同时，SBS改性沥青中加入ZnO后，混合料破坏应变也减小，说明纳米ZnO/SBS改性沥青混合料的低温抗裂性也不如SBS改性沥青混合料。因此可以得出纳米ZnO改性剂的加入不仅不能优化沥青混合料的低温抗裂性能，反而有一定的负面影响，但对比现行规范，能满足大部分地区的路面使用性能要求。

水稳定性

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价各种类型沥青混合料的水稳定性。

可知：纳米ZnO改性、SBS改性、纳米ZnO/SBS改性沥青混合料的残留稳定度分别为基质沥青混合料残留稳定度的1.06、1.10、1.14倍，而冻融劈裂强度比分别是基质沥青混合料的1.07、1.14、1.20倍。因此，纳米ZnO改性剂的加入能够明显地提高基质沥青混合料的抗水损害能力，同时纳米ZnO的加入也能够优化SBS改性沥青的抗水损害性能。

结论

选取不同结合料来制备几种沥青混合料，通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果的对比分析，得到以下结论：

(1)高温稳定性能方面，纳米ZnO改性剂对提高普通沥青混合料的高温稳定性不是很明显，但是能够优化SBS改性沥青混合料的高温性能。

(2)低温抗裂性能方面，纳米ZnO改性剂的加入无法提高普通沥青或SBS改性沥青混合料的低温性能，但是能满足中国大部分地区路面的使用性能要求。

(3)抗水损害性能方面，纳米ZnO改性剂的加入能够改善普通沥青混合料的抗水损害能力，而且还能较大地提高SBS改性沥青混合料的抗水损害性能。