SBS改性瀝青老化溫度與老化時間的關系

李 蘭 邱業績

(1.陜西建工機械施工集團有限公司，陜西 西安 710032； 2.西安公路研究院，陜西 西安 710065)

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SBS改性瀝青老化溫度與老化時間的關系

李 蘭1邱業績2

(1.陜西建工機械施工集團有限公司，陜西 西安 710032； 2.西安公路研究院，陜西 西安 710065)

通過建立SBS改性瀝青老化溫度與老化時間的關系，形成了SBS改性瀝青老化程度評價體系，評價了SBS改性瀝青在不同拌和溫度下對應的老化程度，指出拌和溫度過高會造成瀝青的嚴重老化，因此拌和溫度不宜過高，并應控制拌和時間。

SBS改性瀝青，老化溫度，老化時間，紫外線

老化溫度與老化時間是影響SBS改性瀝青老化程度的重要因素之一，為模擬施工階段SBS改性瀝青的不同老化形式，采用薄膜烘箱試驗(TFOT)模擬短期老化，紫外老化試驗模擬自然條件下SBS改性瀝青的長期老化。本文通過建立SBS改性瀝青老化溫度與老化時間的關系，形成SBS改性瀝青老化程度評價體系，準確評價SBS改性瀝青在不同拌和溫度下對應的老化程度。

1 試驗原材

采用韓國SK-90號基質瀝青，其各項技術指標均符合規范要求，見表1。內摻4.5%SBS改性劑配制SBS改性瀝青，SBS改性瀝青的基本指標見表2。

表1 基質瀝青指標檢測情況表

表2 配制的SBS改性瀝青基本性能指標

2 評價體系的建立

SBS改性瀝青在不同老化溫度下的試驗結果見表3，由于針入度、延度、運動粘度三個指標隨老化溫度的升高變化顯著，因此將該三個指標作為主要性能指標用來建立老化溫度與老化時間的關系。

表3 SBS改性瀝青在不同老化溫度下的試驗結果

為進一步確定瀝青混合料加熱溫度(173 ℃～183 ℃)對SBS改性瀝青老化的影響，將173 ℃TFOT后的SBS改性瀝青性能作為初始狀態(性能衰減系數為0)，183 ℃TFOT后的SBS改性瀝青性能作為臨界狀態(性能衰減系數為1)，通過插值法分別計算不同老化溫度條件下的SBS改性瀝青性能衰減系數，各性能衰減系數權重均取1，累加后作為綜合衰減系數，計算結果如表4所示。

表4 不同老化溫度對應性能指標衰減系數計算結果

為確定紫外老化時間對SBS改性瀝青老化的影響，建立老化時間與溫度之間的關系，將紫外老化0 d(即進行173 ℃TFOT)的SBS改性瀝青性能作為初始狀態(性能衰減系數為0)，183 ℃TFOT后的SBS改性瀝青性能作為臨界狀態(性能衰減系數為1)，通過插值法分別計算不同老化溫度和不同紫外老化時間條件下的SBS改性瀝青性能衰減系數，各性能衰減系數權重均取1，累加后作為綜合衰減系數，計算結果見表5。

表5 不同老化時間對應性能指標衰減系數計算結果

由表4，表5分別繪制老化溫度—性能綜合衰減系數變化曲線、老化時間—性能綜合衰減系數變化曲線，結果見圖1和圖2。

綜合圖1和圖2，通過性能綜合衰減系數，可以建立起老化時間與老化溫度的對應關系，用以評價SBS改性瀝青在不同拌和溫度下對應的老化程度。首先根據老化溫度確定SBS改性瀝青性能綜合衰減系數，再由性能綜合影響系數確定紫外老化試驗時間，根據室內紫外老化試驗與自然老化的時間對應關系確定全日照紫外老化時間，進而確定老化程度。

3 紫外老化試驗時間關系

為確定室內強紫外線與自然條件下瀝青老化時間的換算關系，本文采用當量紫外線強度加速率的概念，即在某一紫外線波段范圍內，紫外線輻照強度IR與某地區相應波段的太陽紫外線輻照強度IZ之比，也等于一定時間內紫外線總輻射量QR與相同時間內太陽紫外線總輻射量QZ之比，來表征人工加速老化試驗與自然老化試驗之間的關系。即：

AU=IR/IZ=QR/QZ

(1)

式中：AU——當量紫外線強度加速率；IR——一定紫外線波段范圍內的紫外線輻照強度，W/m2；IZ——一定紫外線波段范圍內的太陽紫外線輻照強度，W/m2；

QR——一定時間內紫外線總輻射量,cal/(cm2·min)；

QZ——一定時間內太陽紫外線總輻射量,cal/(cm2·min)。

而陜西省代表性地區紫外輻射強度最大日平均值為24.28 W/m2，即IZ=24.28 W/m2。

試驗所用的紫外老化箱中設置了4個H44GS-100M100W紫外線燈泡，每個燈泡的額定功率為100 W，紫外線強度計測得距離單個燈泡下沿15 cm處的輻射強度為123.5 W/m2，因此紫外燈底部輻射量應為4個燈泡輻射量總和，約為4×123.5=494 W/m2，即IR=494 W/m2。將IZ，IR對應數據代入式(2)，可得：

AU=IR/IZ=494/24.28≈20.35

(2)

室內紫外老化時間與外界紫外輻射時間關系式按式(2)進行換算，而陜西省每年日照時間約為1/3，室內紫外老化時間與外界實際時間關系見表6。

表6 室內紫外老化時間與外界時間關系

4 拌和溫度對SBS改性瀝青老化程度的影響

由于SBS改性瀝青室內紫外老化試驗18 d可等效為瀝青路面處于全日照條件下室外老化1年。結合表4和表5，根據圖1和圖2，可以由內插法計算得到不同拌和溫度對應的老化時間。以SMA-13為例，其混合料對應的拌和溫度為(179±2)℃。對其進行線性內插計算得到拌和溫度對應的老化時間結果如表7所示。

表7 拌和溫度對應老化時間計算結果

由于紫外老化試驗是在173 ℃TFOT之后進行的，當拌和溫度為(179±2)℃時，相當于經歷了實際時間為1.25年～2.25年的老化，說明拌和溫度過高會造成瀝青的嚴重老化。因此，SBS改性瀝青混合料拌和溫度不宜過高，并應控制拌和時間。

5 結語

文中采用薄膜烘箱試驗(TFOT)模擬短期老化，紫外老化試驗模擬自然條件下SBS改性瀝青的長期老化，根據試驗結果建立了SBS改性瀝青老化溫度與老化時間的關系，形成SBS改性瀝青老化程度評價體系，并以此評價了SBS改性瀝青在不同拌和溫度下對應的老化程度。

Relationship between aging temperature and aging time of SBS modified asphalt

Li Lan1Qiu Yeji2

(1.Shaanxi Construction Engineering Group Co.， Ltd， Xi’an 710032, China；2.Xi’an Highway Institute， Xi’an 710065， China)

Through the establishment of the relationship of aging temperature and aging time of SBS modified asphalt, this paper formatted the SBS modified asphalt aging degree evaluation system, evaluated the corresponding aging degree of SBS modified asphalt in different mixing temperatures, pointed out that the high mixing temperature would cause serious aging of asphalt, so the temperature was not too high, should be controlled by mixing time.

SBS modified asphalt, aging temperature, aging time, ultraviolet

1009-6825(2017)08-0126-02

2017-01-03

李 蘭(1982- )，女，工程師； 邱業績(1990- )，男，助理工程師

TU535

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