原材料

沥青：10#石油沥青，山东富鹏化工；70#石油沥青，中国石化齐鲁石化，二者按比例混合，沥青性能指标见表1。增塑剂：1#沥青软化油和2#沥青软化油，郑州大洋石化，二者按比例混合。改性剂：线型SBS，热塑性弹性体，中石化巴陵石化；SBR，低温合成橡胶，山东高氏；橡胶粉，焦作。增黏剂：C5和C9石油树脂(山东淄博)、萜烯树脂(山东淄博)、古马隆树脂(河南濮阳)。填料：滑石粉，辉县亿达建材。辅助材料：丙纶无纺布、玻璃纤维布、PET膜等，市售。

将10#和70#沥青在130℃下加热至目测无气泡产生，然后熔融脱水；向体系中加入增塑剂并加热搅拌，转速500r/min；待温度升至160℃时加入改性剂，继续升温至190~195℃，搅拌2.0~2.5h，转速700r/min；待体系溶胀后，加入增黏剂并搅拌0.5h，转速700r/min；加入填料，继续搅拌0.5h，转速700r/min；降温至175℃，即制得改性沥青。裂缝贴性能测试方法

(1)试样制备

在玻璃纤维布的一面刮涂2mm厚的改性沥青层制备裂缝贴试样，用于测试剥离性能、剪切性能和持黏性；在有防粘隔离层的PET膜上刮涂1mm厚的改性沥青层制备裂缝贴，用于测试耐热性和低温柔性。

(2)性能测试方法

分别按GB/T4507-2014《沥青软化点测定法环球法》、GB/T4509-2010《沥青针入度测定法》、GB/T4508-2010《沥青延度测定法》、GB23441-2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》进行性能测试。

增塑剂既能促进SBS等改性剂的溶解分散，又可以一定程度上改善沥青的粘附力和低温柔性[3-4]，但使用过量则会大幅降低沥青的耐热性和粘结强度，甚至出现渗油现象，故增塑剂应选择无毒、挥发性小、与体系相容性好的品种[5]。本试验所用增塑剂由2种软化油按照m(1#软化油)∶m(1#软化油)=10∶1的比例混合而成，增塑剂掺量对沥青/裂缝贴性能的影响如图1、图2所示。

由图1、图2可知，随着增塑剂掺量增加，沥青的软化点逐渐降低、低温柔性逐渐增强，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性则呈先提高后降低趋势，当增塑剂掺量为13.1%时均达到最大值。原因可能是增塑剂的加入促进了沥青和被粘物界面的相互润湿，界面处分子紧密接触而使两者间吸附力增大，裂缝贴剥离强度也随之提高；随着增塑剂用量继续增加，沥青分子间的作用力逐渐减弱、内聚强度随之降低，从而降低了裂缝贴的剥离强度[3-5]。改性剂对沥青/裂缝贴性能的影响

SBS是苯乙烯(S)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三嵌段共聚物，常温下具有橡胶弹性、高温下能塑化成型，是目前综合性能最佳的改性剂之一。SBS分子结构的中央段(软段)是柔顺性极佳的橡胶相聚丁二烯，两端(硬段)是塑料相聚苯乙烯；由于内聚能较高，聚苯乙烯以物理交联状态分布在连续的聚丁二烯相中。SBS这种两相分离特性使其能与沥青形成空间网状结构，从而显著提高沥青的温度稳定性(高低温性能和感温性能)、弹性、延伸性、内聚附着性及混合料的稳定性、耐老化性[6]。线型SBS的分子质量较低、溶解性好，其改性沥青的内聚强度较低、粘结性好、剥离强度高[4-5]；而星型SBS侧链长且多、具有更多化学交联点，易导致分子间纠缠、不利于分子内旋，从而降低了改性沥青的柔性和粘结性[7]。因此，选择线型SBS作为主改性剂，另加入能改善沥青高低温性能和持黏性的SBR和橡胶粉作辅助改性剂[m(SBS1401)∶m(SBR)∶m(60目橡胶粉)=3∶2∶4]，其对沥青/裂缝贴性能的影响如图3、图4所示。

由图3可知，随着改性剂掺量增加，沥青软化点先降低后升高、低温柔性逐渐增强。由图4可知，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性则呈现先提高后降低趋势，当改性剂掺量为13.9%时达最大值。原因是初始阶段改性剂的加入提高了沥青分子间的作用力和内聚强度，促使裂缝贴的剥离强度和持黏性随之提高并达最大值；随着改性剂掺量继续增加，不断增大的内聚强度阻碍了沥青分子在基面的分散与润湿，从而影响裂缝贴的剥离强度和持黏性[4-5]。增黏剂对沥青/裂缝贴性能的影响

增黏剂使沥青具有良好的初黏性、持黏性和抗剥离性。综合考虑改性沥青的粘结性、高低温性及相容性指标，选择石油树脂作为主增黏剂，萜烯树脂、古马隆树脂作为辅助增黏剂[5，8-9]，其对沥青/裂缝贴性能的影响如图5、图6所示。

由图5可知，沥青的软化点除增黏剂掺量为2.9%外，总体逐渐降低，低温柔性小幅波动且有变差趋势。从图6可知，随着增黏剂掺量增加，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性亦呈先提高后降低趋势。可见掺入适量的增黏剂对裂缝贴的剥离强度、持黏性有一定改善作用，但使用过量反而降低沥青的低温柔性[5，10]。填料对沥青/裂缝贴性能的影响

无机填料能提高改性沥青的耐热性、耐老化性、粘结性能及机械性能，且可节约沥青用量、降低生产成本。考虑到取材便利性及成本控制，在基质沥青、增塑剂、改性剂、增黏剂确定的前提下，选择滑石粉作为填料进行对比研究，其对沥青/裂缝贴相关性能的影响如图7、图8所示。

由图7可知，随着填料用量增加，沥青的软化点先升高后降低，低温柔性先持平后降低。从图8可知，裂缝贴的剥离强度、剪切强度和持黏性整体呈下降趋势。原因是填料的加入会吸附沥青中的油分，使沥青与被粘物的润湿度降低，从而降低体系的剥离强度和持黏性[5]。

古马隆树脂基复合材料的力学性能

力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能，而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料，在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。

1、树脂基复合材料的刚度

树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。

由于制造工艺、随机因素的影响，在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性，残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外，纤维（粒子）的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。

对于古马隆树脂基复合材料的层合结构，基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形，使得刚度分析变得复杂。另一方面，也可以通过对单层的弹性常数（包括弹性模量和泊松比）进行设计，进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计，以适应不同场合的应用要求。

2、树脂基复合材料的强度

材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程，且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响，均有街于具体深入研究。

树脂基复合材强度的复合是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形，即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究，还不够成熟。

单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等，轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同，它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知：单向树脂基复合材料在轴向压缩下，碳纤维是剪切破坏的；凯芙拉（Kevlar）纤维的破坏模式是扭结；玻璃纤维一般是弯曲破坏。单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表明，横向压缩强度是横向拉伸强度的4～7倍。横向拉伸的破坏模式是基体和界面破坏，也可能伴随有纤维横向拉裂；横向压缩的破坏是因基体破坏所致，大体沿45°斜面剪坏，有时伴随界面破坏和纤维压碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切所致，这些强度数值的估算都需依靠实验。

杂乱短纤维增强树脂基复合材料尽管不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度，但在横向拉、压性能方面要比单向树脂基复合材料好得多，在破坏机理方面具有自己的特点：编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料，但在疲劳、损伤、破坏的微观机理上要更加复杂。

树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中，单层表现出来的潜在强度与单独受力的强度不同，如0/90/0层合拉伸所得90°层的横向强度是其单层单独实验所得横向拉伸强度的2～3倍；面内剪切强度也是如此，这一现象称为层合效应。

(1)在一定掺量范围内，增塑剂、改性剂、增黏剂和填料的加入能改善沥青/裂缝贴的软化点、低温柔性、剥离强度、剪切强度、持黏性等性能，过量则会使之降低；综合考虑环保、成本等因素，得到适宜的原料配比为：混合沥青57%~61%、增塑剂12.5%~13.5%、改性剂13%~14%、增黏剂2.5%~3.5%、滑石粉11%~12%。经测试，按最佳配比制备的裂缝贴的耐热性82℃、软化点92℃、低温柔性-25℃、剥离强度4.6N/mm、剪切强度7.5N/mm、持黏性200min。

(2)改性基质沥青应具有低温柔性佳、粘结性强、相容性好以及必要时可自由调配等特点。

(3)改性沥青中掺入适量填料，可以显著降低成本、拓展改性沥青裂缝贴的应用前景。