重交通道路瀝青抗老化性能研究

張洪勇

(重慶中設工程設計股份有限公司，400025)

重交通道路瀝青抗老化性能研究

張洪勇

(重慶中設工程設計股份有限公司，400025)

針對重交通道路瀝青抗老化的性能的研究，首先要明確試抗老化試驗的基礎，然后詳細論述試驗研究的結果，,最后分析這個試驗中體現的抗老化性能，主要內容有：高溫抗車轍能力、低溫抗開裂性能、抗疲勞性能，通過這種方式更好的進行瀝青鋪筑，提升道路的質量，為人們創造良好的行車環境。

重交通道路；瀝青；抗老化性能

在重交通道路瀝青抗老化性能研究中，通過使用瀝青老化以后表示高溫抗車轍、低溫抗開裂等現象，表征瀝青的老化程度，這種指標也被稱為SHRP。在本次試驗中，主要選用的這種試驗方法，對有代表性的重交通道路瀝青的抗老化性能進行研究。

一、試驗基礎研究

在本次試驗研究中，使用多種重交通道路瀝青進行研究，有些使用進口原油，有些使用國產稠油制作而成。如果按照我國生產道路瀝青的材料，可以制成多種瀝青，現以7種瀝青為例，有3種中東油源瀝青，4種國內油源瀝青。

本次試驗的應用方法，主要通過針入度、軟化點和延度等，還要進行薄膜烘箱試驗（TFOT）。在SHRP的規范試驗中，要進行壓力老化試驗，對瀝青鋪在路面上5年內的使用情況進行模擬。然后模擬動態剪切流變試驗，對瀝青的復合模量進行測量。最后工作人員要進行彎曲梁試驗和直接拉伸試驗，通過這兩種方式，測量瀝青在達到極限蠕變勁度、蠕變應變速率以及極限拉伸應變時的溫度[1]。

二、試驗研究的結果

針對瀝青抗老化的性能研究，傳統評價是根據瀝青老化前后出現的性質變化。主要比較瀝青的質量、針入度、延度和軟化點等等，通過這些數據進行表示。

在同一個老化階段，不同的瀝青，其老化程度之間沒有規律。如果使用老化前后，瀝青性質的變化，去體現瀝青老化的程度，那么在短期的老化階段與長期的老化階段有著明顯的差異。在這些描述中，不同溫度下瀝青展示出了不同的物理性能，工作人員要明確瀝青的復合模量，針入度描述瀝青的等溫粘度，以及軟化點對這種溫度的反映。

在不同的指標之間，這種不一致表明瀝青老化在物理性質方面的影響不同，在不同的溫度下，瀝青性質的體現也有所不同。在瀝青短期老化和長期老化階段，因為老化機理不一致，其老化程度也有所不同[2]。工作人員發現在短期老化中，前后某一個溫度點或是某一個性質的變化，都無法準確預測瀝青鋪在路面上的長期變化。

本次研究主要根據SHRP規范中評價瀝青老化性能的方法，測量瀝青老化以后的多方面指標，對瀝青的抗老化性能進行分析。這種方法與傳統的評價方法，有著最為明顯的差異。在傳統的評價指標中，沒有長期老化，關于指標主要采用單個溫度點的指標。然后SHRP這種方法，主要是對瀝青的短期階段和長期階段的老化程度進行分析，使用的指標和數據，符合工程的路用概念。在短期的老化中，要使用SHRP規范中RTFOT對瀝青進行老化，這種方法與國內的TFOT比較相像，在一些重交通道路中，可以使用TFOT代替RTFOT，所以以上觀念，均使用TFOT進行分析。

三、瀝青抗老化性能的分析

文中通過使用SHRP評價方法，對7種有代表性的重交通道路瀝青的高溫抗車轍、低溫抗開裂以及抗疲勞開裂性能進行分析，其結果如表1所示。

表1 ：重交通瀝青的SHRP表征

（一）高溫抗車轍能力

瀝青抗老化的體現，主要分為三種，一是高溫抗車轍。在瀝青路面的鋪筑初期，主要在高溫季節，促使瀝青形成高溫穩定性。在路面設計的最高溫度中，要將原有瀝青和薄膜烘箱加熱后的瀝青，作為參考指標。SHRP規范規定，原樣瀝青的標準不應低于1kPa，殘余經過薄膜烘箱加熱的瀝青不小于2.2kPa。在溫度較高時，進行瀝青設計，瀝青擁有較強的抗車轍能力。在使用時間的不斷增長中，瀝青會逐漸變硬，更提升了抗車轍能力。所以，工作人員可以使用原有瀝青，或是短期使用瀝青的抗車轍能力，進行高溫抗車轍能力的表達。

（二）低溫抗開裂性能

第二點低溫抗開裂性能。這個內容與高溫抗車轍能力相反，瀝青在使用中不斷老化，勁度持續增加，瀝青的低溫柔性逐漸轉變為脆性造成，就會導致路面低溫開裂。所以，工作人員要細心選取瀝青低溫的性能指標，采取有效的方法進行評價。SHRP規范中，要應用BBR試驗分析瀝青的低溫抗裂性能，要求必要的指標可以滿足路面需求。在瀝青蠕變勁度和荷載作用的情況下，瀝青對數曲線的斜率m滿足不小于0. 30時，其最低溫度作為瀝青的最低路面設計溫度，工作人員要在最合適的環境下鋪筑路面，保證最好的效果。一旦瀝青勁度的時間敏感性或是應力的松弛性能大于0.3，那么需要及時使用DTT，對瀝青在低溫設計溫度時的拉伸速率進行測定，保證其大于1.1%。由此得出瀝青在最低路面設計中，溫度越低，其低溫抗裂性能越好[3]。

（三）抗疲勞性能

最后是瀝青路面使用期間，車輪荷載的反復程度，瀝青長期處于應力變化的情況下，會影響路面結構的強度，加速其老化。如果在路面使用中，荷載超出一定數值，就會超出路面的結構抗力，導致路面開裂。這種疲勞開裂的現象，主要發生在路面使用的后期，代表著路面瀝青使用的長期老化。在SHRP規范中，評價瀝青疲勞性能的試驗溫度相當于最高設計溫度和最低設計溫度的平均值以上4℃。所以工作人員要選取合理的溫度，進行TFOT再進行PAV，通過這種方式保證其能夠符合路面要求。瀝青在試驗過程中，溫度下降的比較快，一旦相應數據超出5000kPa，就會導致路面出現疲勞破壞，在5000kPa時，溫度越低，其抗疲勞開裂的能力也就越強。

在重交通道路瀝青抗老化性能的研究中，主要是對瀝青的高溫抗車轍、低溫抗開裂，以及抗疲勞開裂的能力進行分析，工作人員主要記錄整個過程中溫度變化，較好的找出其內在存在的規律。根據SHRP規范中評價瀝青老化性能的方法，測量瀝青老化以后的多方面指標，對瀝青的抗老化性能進行分析。如果瀝青的使用溫度范圍較廣，其可能就具有相對良好的抗老化性能。

結束語：

本文通過對7種瀝青的研究，得出TH、XJ和LH稠油生產的瀝青的抗老化性能要優于國外油源生產的瀝青，在道路使用中有著更為明顯的優勢。在不同的溫度下，瀝青性質的體現也有所不同。在瀝青短期老化和長期老化階段，因為老化機理不一致，其老化程度也有所不同。溫度不同，其體現也有不同。工作人員要認真分析瀝青的使用溫度，在不同的工程中，進行較好的配合和協調，更好的提高道路的質量，為之后的道路使用奠定有利的基礎。

[1]李振海,從艷麗,張玉貞. 瀝青的老化與表征方法研究[J]. 石油瀝青, 2011, 05:1-6.

[2]武建民,祝偉,馬士讓. 應用加權密切值法評價基質瀝青抗老化性能[J]. 長安大學學報(自然科學版),2012,01:1-6.

[3]紀小平,侯月琴,許輝,譚學章. 基于動態老化方程的瀝青抗老化性能對比研究[J]. 建筑材料學報,2013,02:365-369.

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1007-6344（2016）02-0218-01