沥青老化特性及其对路面耐久性的影响

沥青路 面凭借其 自身优点在我国高等级公路路 面形 式 中占有重要地位 ，但如何延长沥青路面的使用寿命成 为道路工作者的研究重点 。根据多年来的科研 与实践发 现 ，良好的路面使用质量不但需要有合理的路 面结构及 材料 组成设计外， 而且原材料 的性 能亦 至关重要． 于沥 对 青混合料 ， 虽然沥青 占质量 的 ５ ％左右 ， 沥青材料 的性 但 能直 接影响 了沥青混合料 的路用性能。 在我国 ， 沥青路 面 早期病 害较多导致 了使用 寿命缩短 ，除 了设计与施工原 因外， 与沥青结合料 的耐老化性能关系密切 。 沥青 老化是 指沥青生产 出来后 在贮存 、 运输 、 施工及路面使用过程中 由于长 时间暴 露于空气 中， 在环境 因素如热 、 、 氧 阳光和 水 的作用下发生 的挥 发 、 氧化 、 分解 、 聚合等物理化 学作 用， 导致沥青 内部分子结构 和化学组分发生变化 ， 进而促 使沥青物理化学性质劣化 的过程 。 一般来说 ， 沥青老化后 变硬变脆 ， 低温时更容易开裂 ； 老化后 的沥青与集料的黏 附性大大 降低 ， 在水的作用下 ， 沥青 混合料极易松散 、 剥 落。 因此 ， 沥青 的老化对于沥青路 面的长期使用性能有很 大 的危害 ， 严重影响 了沥青路面 的耐久性 。
第３ ０卷第 １ ２期
Ｖｏ ．０ １３ Ｎｏ．２ １
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｅ Ｓ
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ２ ｕ ．０１ １
沥青 老化 特性及 其对路 面耐久 性 的影响
郭启周 ， 潘凤春 ， 云刚 张
１ 沥青老化机理
目前对 于沥青老化机理解释主要有两种理论 ，即组 分迁移理论和相容性理论 。 组分迁移理论认为 ， 沥青在发 生氧化 、 缩合作用时 ， 的趋势是小分子量 的化合物 向大 总 分子量 的化合 物转化 ， 高活性 、 高能级 的组分 向低 活性 、 低能级 的组分转移 ，即低分子化合物向高分子化合物转 变。 相容性理论认为 ， 一种沥青能否形成稳定 的溶 液 ， 不 决定于溶质粒径的大小 ， 而决 定于溶质 （ 沥青 质 ） 在溶剂 （ 软沥青质 ） 中的溶解度和溶剂对溶质的溶解 能力 。 陈华鑫等对三种基质 沥青通过不 同老化方法及评价 方法， 得出 了基质沥青老化通 常表现 为两种变化趋势： 一 是饱和分 、 芳香分等 轻组分 挥发引起质量损失； 二是 以氧 化为主，主要是 由氧与羰 基 、亚砜等化学 官能团结合 实 现的。栗培龙等对沥青的绝氧热 老化行为进行 了试验 分 析 ，结果表 明沥青绝氧老化是沥青分子降解与交联聚合 共存的过程 ，只是在不同的老化阶段其 中一种反应 占优 势而表现出来 。 在老化的前期 ， 中的活性长链和官能团 其 迅速断裂 ， 降解过程大于交联过程 ， 导致材料 的分子量降
低， 材料变软等 ； 随着 老化时间 的延长 ， 这些活性小分 子 逐渐与含氧基 团发生脱氢反应 ，交联聚合作用大于降解 作用 ， 表现为分 子量增 大 ， 胶体结构逐 渐向凝胶型转化 ， 材料 的劲度提高 、 黏度增加 等。 谭忆秋等对紫外线老化后
的沥青组分进行分析后得出了 ，芳香分和胶质是影响沥 青抗紫外老化能力 的主要因素。 沥青老化可 以简单的概括成为 ，沥青组分在老化过 程 中发生 了一 系列复杂而又平行 的物理化学反应后沥青 组分发 生了变化 。
２ 沥 青老 化 特 性
由于沥青路 面是有沥青材料与集料拌 和而成 ，路面 的老化可 以认 为是沥青材料 的老化 。沥青 老化过程一般 分为两个阶段 ： 第一阶段是沥青在生产 、 储运 以及拌和施 工过程的热老化亦即短期老化 ，第二阶段 是沥青路面在 开放交通后 ， 经受交通荷载和 自然因素的长期老化 。 沥青 老化过程如图 １ 所示 ， 下面逐一分析 ：
（ 云南 云岭高速公 路养护绿化工程有限公 司， 云南 昆明 ６０ ３ ） ５ ０２
摘 要 ： 青作 为沥 青 路 面 的 结 合 材料 ， 老 化 特 性 直 接 影 响 到 沥 青路 面 的 耐 久性 。文章 介 绍 了 沥青 老 化 的 机 沥 其
理及老化特性 ， 分析 了 沥青 老 化 对 沥 青 路 面 耐 久 性 的 影 响 ， 出 了如 何 在 沥 青路 面 生 产 、 工及 运 营 管 理 等 阶 提 施 段 减 少沥 青 老 化 的 建议 ， 如 何 提 高沥 青路 面 耐 久性 具有 一 定 的指 导意 义。 对 关 键 词 ： 青路 面 ； 青 老 化 ； 面 耐 久 沥 沥 路 中图 分 类 号 ： ４４７ Ｕ １．５ 文献标识码： Ａ 文 章 编 号 ：０６ ８３ ２ １） ２ ０ ３ — ２ １０ — ９７（０ １ １— １２ ０
／
疆 翊
＊
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
晒青
、
辎
一使 擅甩 ： ｔ中 中 、 ・
ｊ
运输 自然 因鬃
｝ 沥 老青 化
拌翱 ：
摊铺 ｌ 交通荷姣
耐
图 １ 沥 青老 化 示 意 图
２１ 短 期 老 化 ．
沥青在运输 、 贮藏 、 加热 以及拌 和施 工过程 中 ， 往 往
都是需要加热或保温 ， 热使得 沥青分子运动速度加快 ， 不 但引起沥青中轻质油分不断的挥发外 ，并加速沥青化学 反应 ， 最终导致沥青路用技术 性能降低 ， 尤其是在施工加 热 （６ ～ ８ ￣ ） ， 气 中的氧 的介人 加剧 了沥青 的氧 １０ １０ ２ 时 空 化。 直接表现为 沥青针入度减小（ 如图 ２ 所示 ）沥青发生 ， 脆硬性 ， 文献［】 明沥青拌和后 ，０ ０级沥青针人 度可 ５ 表 ４／ ６ 能降低到原沥青针入度 的 ８ ％，０ ０ ５ ６／ 级沥青针人度可能 ８ 降低到 ８ ％，０１０级的沥青针入度可能降低到 ７ ％， ０ ８／ ０ ５ 由 于路面设 计者在设计路面时选用的沥青只是根据沥青的 作者 简介 ： 启 周 （９７ ， ， 郭 １７一）男 工程 师 ， 从 事道 路桥 梁施 工 管 出厂标号来选取的 ，经过此阶段沥青针入度的降低势必 主要