再生SBS改性瀝青與新SBS改性瀝青老化差異性分析

林榮團 黃富斌

作者簡介：

林榮團（1985—），工程師，碩士研究生，研究方向：道路工程。

文章采用薄膜烘箱老化試驗，通過測試再生SBS改性瀝青和新SBS改性瀝青不同老化時間后的旋轉黏度、針入度、軟化點和延度，對兩種瀝青的老化性能進行了評價，并從老化規律、老化速度等方面對比分析了兩種瀝青不同指標間的老化差異性。結果表明：新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青技術指標的差異性隨老化時間增加而降低，再生瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青;兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點和延度指標的老化速度存在較明顯的差異，其差異性大小關系為：延度>旋轉黏度>針入度>軟化點。

道路工程;再生瀝青;老化速度;歐幾里得距離

U416.217A110364

0 引言

瀝青路面再生技術是將老化后的瀝青路面材料破碎、篩分后，加入一定比例的新集料和新瀝青，經過重新拌和、攤鋪、碾壓成型路面結構的技術，在我國路面養護中廣泛使用[1-3]。然而，再生瀝青路面在使用一定年限后，作為膠結料的再生瀝青將在溫度和光照的作用下再次發生老化，且這種老化在瀝青上面層最為顯著。而我國高等級瀝青路面上面層較多采用SBS改性瀝青混合料進行鋪筑，這就使對再生SBS改性瀝青的抗老化性能的評價和研究尤顯重要。一直以來，國內外道路工作者對瀝青老化性能和再生瀝青路面均表現出極大的關注，并對此展開了大量的研究和探索，取得了很多重要的研究成果[4-7]，但對再生SBS改性瀝青的老化性能的研究則相對較少。王沖等對再生SBS改性瀝青混合料進行了二次老化，通過路用性能指標對再生SBS改性瀝青的抗老化性能進行了評價[8]。甘新立等通過室內試驗對采用不同再生方式進行再生的再生SBS改性瀝青技術性質進行了對比，并認為摻加新SBS改性瀝青再生后的SBS改性性能更為優良[9]。然而，這些研究均未能對比出再生SBS改性瀝青與新SBS改性瀝青在老化性能的差異性。

本文采用薄膜烘箱老化試驗對再生SBS改性瀝青和新SBS改性瀝青進行了不同時間的老化，并測試了兩種瀝青不同老化時間后的旋轉黏度、針入度、軟化點和延度，對兩種瀝青的老化性能進行了評價;定義了老化速度指數并對兩種瀝青的老化速度進行了表征和評價;采用歐幾里得距離對兩種瀝青不同指標間老化速度的差異性進行了計算分析。

1 原材料及性能

試驗用新SBS改性瀝青為SBS I-C改性瀝青，再生SBS改性瀝青通過將成品SBS I-C改性瀝青實驗室PAV老化后再添加10%質量比的再生劑得到。新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的其各項指標如表1所示。再生劑指標如表2所示。

從表1可以看出，SBS改性瀝青PAV老化后各項指標均嚴重下降，而經再生劑再生后，各項指標發生了不同程度的恢復，其中黏度、針入度、軟化點指標均能恢復至滿足規范要求，而延度指標雖然得到一定程度的恢復，但仍不能滿足施工規范中新SBS I-C改性瀝青的技術要求。

2 老化差異性分析

2.1 老化規律

采用薄膜烘箱試驗分別對新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青進行不同時間的老化，老化溫度為163 ℃，每隔120 min測定兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點和黏度指標，結果如表3所示。

采用指數函數分別對旋轉黏度、針入度、軟化點和延度指標進行擬合，結果如下頁圖1所示。

從表3和圖1可以看出，新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的各項技術性質隨老化時間的增加均呈現衰減的規律。當采用指數函數對各項指標進行擬合時，黏度、針入度、軟化點指標均呈現較好的相關性，其復相關性系數均在0.97以上，但延度的擬合相關性并不高，不到0.85。在720 min的老化時間內，黏度、針入度和軟化點指標均出現持續性的升高或降低，而延度值在老化360 min后即出現減緩，且維持在一個較低的水平，表明延度指標受老化的影響更為顯著。此外，兩種瀝青的老化前指標存在差異，但老化后的差異減小。

2.2 再生SBS改性瀝青與新SBS改性瀝青老化速度對比

由于初始時刻兩種瀝青技術指標并不一致，僅從老化后指標上難以評價兩種瀝青抗老化的能力。因此，本文以各老化時刻指標與上一時刻指標的差值絕對值的百分率來評價兩種瀝青的抗老化能力，并將之定義為老化速度指數ri，如式（1）所示，計算結果如表4所示。

ri=100*|Pi-Pi-1Pi-1|（i=2，3，4，L，n）? （1）

式中：Pi——老化時間i對應的瀝青技術指標。

從表4可以看出，在老化初期和老化末期，再生SBS改性瀝青的老化速度指數均大于新SBS改性瀝青，表明再生SBS改性瀝青在老化初期的較短時間內即發生明顯老化，老化速度快于新SBS改性瀝青。此后，新SBS改性瀝青老化速度加快，老化速度超過再生SBS改性瀝青，而在老化末期，新SBS改性瀝青的老化速度再次降低，重新低于再生SBS改性瀝青。相對于新SBS改性瀝青，再生SBS改性瀝青的老化速度則一直保持在一個較高的程度上，即再生SBS改性瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青。

2.3 各指標老化速度差異性分析

新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青在不同時刻的老化速度指數都在一定程度上反映了兩者老化速度的差異性，而從單一時刻的老化速度指數對兩者老化速度的差異性進行評價都具有片面性。因此，本文采用歐幾里得距離對新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的老化速度的差異性進行評價。

在數學中，歐幾里得距離是一個通常采用的距離定義，它是在m維空間中兩個點之間的真實距離。本文將不同時刻看作不同維度，而兩種瀝青在不同維度的老化速度共同反映了其老化速度情況，則新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的老化速度指數在黏度、針入度、軟化點和延度指標上的歐幾里得距離D可采用式（2）進行計算[10]。計算結果如表5所示。

D=∑ni=1（rni-rri）2（2）

式中：rni——新SBS改性瀝青老化速度指數;

rri——再生SBS改性瀝青老化速度指數。

從表5可以看出，新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的黏度、針入度、軟化點和延度指標的老化速度的差異性并不一致。從歐幾里得距離上看，兩種瀝青老化速度差異性大小關系為：延度>旋轉黏度>針入度>軟化點，這表明再生SBS改性瀝青的延度衰減速度與新SBS改性瀝青差異最大，旋轉黏度和針入度依次次之，軟化點最小。

3 結語

（1）摻加再生劑后，老化SBS改性瀝青的各項指標發生了不同程度的再生恢復，其中黏度、針入度和軟化點指標可以恢復至滿足新SBS改性瀝青技術要求，但延度指標仍不能滿足新SBS的技術要求。

（2）新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青技術指標的差異性隨老化時間增加而降低。

（3）定義了老化速度指數對瀝青的老化速度進行評價，且新SBS改性瀝青的老化速度存在初期相對較小，之后增加，而老化末期再次降低的特點，而再生SBS改性瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青。

（4）可采用歐幾里得距離評價新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青各項指標老化速度的差異性，且計算結果表明兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點和延度指標的老化速度存在較明顯的差異，其差異性大小關系為：延度>旋轉黏度>針入度>軟化點。

[1]拾方治，馬衛民.瀝青路面再生技術手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]于 玲，刁家棟，楊彥海，等.瀝青路面廠拌熱再生技術的使用性能評價與研究[J].中外公路，2014，34（2）：263-268.

[3]聶憶華，康彥晶，劉 蘋.舊瀝青路面廠拌熱再生利用經濟效益分析模型研究[J].公路工程，2013，38（4）：120-123.

[4]況棟梁，王志群，陳華鑫.復合再生劑對老化SBS改性瀝青性能和結構的影響研究[J].中外公路，2014，34（4）：289-293.

[5]陳靜云，邱隆亮.SBS改性瀝青老化與再生機理的紅外光譜[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版），2012，28（5）：859-864.

[6]陳華鑫，陳拴發，王秉綱.基質瀝青老化行為與老化機理[J].山東大學學報（工學版），2009，39（2）：125-130.

[7]紀小平，侯月琴，許 輝，等.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，2013，16（2）：365-369.

[8]王 沖，徐世法，季 節，等.再生SBS改性瀝青混合料再度老化性能的研究[J].北京建筑工程學院學報，2006（3）：20-23.

[9]甘新立，鄭南翔，劉 羽.不同再生方式的再生SBS改性瀝青老化性能研究[J].公路工程，2014，39（5）：47-49.

[10]卡爾伯格，姚 軍.決策分析：以Excel為分析工具[M].北京：機械工業出版社，2015.