一、问题的提出 

夏季重载路段钢箱梁桥面实测温度可达 70 °C，单轴双轮 100 kN 荷载下接触应力峰值 1.2 MPa。传统沥青玛蹄脂在此工况下表现出明显的黏弹流动，轮迹带累积变形 3–5 mm/年，严重影响行车安全与铺装寿命。揭示其黏弹行为并建立车辙抑制机理，是高温重载桥面铺装材料设计的核心。

二、黏弹行为的实验刻画 

采用动态剪切流变仪（DSR）在 40–80 °C 范围内进行频率扫描与多应力蠕变回复（MSCR）试验。结果表明： 

- 复数模量 G* 随温度升高呈指数衰减，80 °C 时仅为 40 °C 的 18 %。 

- 不可回复蠕变柔量 Jnr 与车辙深度呈线性相关，Jnr=2.5 kPa⁻¹ 对应的现场车辙速率 1 mm/万次荷载循环。 

- 相位角 δ 在 60 °C 附近出现峰值，表明黏性成分占主导，流动风险陡增。

三、微观结构演化 

通过原子力显微镜（AFM）原位观测发现，高温下 SBS 橡胶相发生“溶胀-拉伸-断裂”过程，原连续网络被切割为 200–500 nm 的离散颗粒，导致弹性骨架塌陷。同步辐射小角 X 射线散射（SAXS）进一步证实，橡胶相长周期由 35 nm 增至 55 nm，说明溶剂化沥青芳香分进入橡胶内部，网络松弛加快。

四、车辙抑制机理 

1. 弹性骨架重构 

引入高苯乙烯含量的星型 SBS（苯乙烯含量 35 %）与极性接枝 SEBS-g-MAH，利用 MAH 与沥青羧基反应形成化学锚点，橡胶相 Tg 提高 7 °C，Jnr 下降至 0.8 kPa⁻¹，车辙速率降低 65 %。 

2. 黏度倍增效应 

添加 5 % 有机化蒙脱土（OMMT），层状硅酸盐在剪切作用下取向排列，形成“纳米砖墙”结构，复数黏度提高 3 倍；同时 OMMT 表面极性基团吸附沥青质，抑制芳香分向橡胶相迁移，网络稳定性增强。 

3. 相分离调控 

利用 0.3 % 松香基增容剂降低沥青-橡胶界面张力，橡胶相尺寸由 1.2 μm 细化至 0.4 μm，界面面积增大 3 倍，应力传递效率提升，宏观表现为 δ 峰值后移 8 °C，安全温度窗口拓宽。 

4. 填料骨架支撑 

掺入 15 % 粒径 1–3 mm 的预裹覆陶粒，形成刚性骨架承担剪应力，胶泥本体应变降低 40 %；陶粒表面环氧基团与沥青羧基反应，界面剪切强度提高 25 %，避免颗粒脱粘。

五、现场验证 

在广东某跨江大桥钢桥面上铺设 40 mm 改性沥青玛蹄脂面层，使用星型 SBS+OMMT+陶粒复合体系。经过两年、累计 1200 万次 100 kN 标准轴载作用，轮迹带车辙深度 0.7 mm，仅为对照段（普通 SBS 改性）的 18 %，且未出现裂缝和剥落。

六、结论与展望 

高温重载下沥青胶泥的黏弹流动源于橡胶相网络松弛与黏性组分占主导。通过化学交联、纳米层状填料、相分离调控及刚性骨架协同，可重构弹性网络并提升黏度，实现车辙深度量级下降。下一步将结合实时温度-应力传感器，建立基于 Jnr 的现场车辙预测模型，实现铺装性能全寿命精准管控。