张洪勇

(重庆中设工程设计股份有限公司，400025)

重交通道路沥青抗老化性能研究

张洪勇

(重庆中设工程设计股份有限公司，400025)

针对重交通道路沥青抗老化的性能的研究，首先要明确试抗老化试验的基础，然后详细论述试验研究的结果，,最后分析这个试验中体现的抗老化性能，主要内容有：高温抗车辙能力、低温抗开裂性能、抗疲劳性能，通过这种方式更好的进行沥青铺筑，提升道路的质量，为人们创造良好的行车环境。

重交通道路；沥青；抗老化性能

在重交通道路沥青抗老化性能研究中，通过使用沥青老化以后表示高温抗车辙、低温抗开裂等现象，表征沥青的老化程度，这种指标也被称为SHRP。在本次试验中，主要选用的这种试验方法，对有代表性的重交通道路沥青的抗老化性能进行研究。

一、试验基础研究

在本次试验研究中，使用多种重交通道路沥青进行研究，有些使用进口原油，有些使用国产稠油制作而成。如果按照我国生产道路沥青的材料，可以制成多种沥青，现以7种沥青为例，有3种中东油源沥青，4种国内油源沥青。

本次试验的应用方法，主要通过针入度、软化点和延度等，还要进行薄膜烘箱试验（TFOT）。在SHRP的规范试验中，要进行压力老化试验，对沥青铺在路面上5年内的使用情况进行模拟。然后模拟动态剪切流变试验，对沥青的复合模量进行测量。最后工作人员要进行弯曲梁试验和直接拉伸试验，通过这两种方式，测量沥青在达到极限蠕变劲度、蠕变应变速率以及极限拉伸应变时的温度[1]。

二、试验研究的结果

针对沥青抗老化的性能研究，传统评价是根据沥青老化前后出现的性质变化。主要比较沥青的质量、针入度、延度和软化点等等，通过这些数据进行表示。

在同一个老化阶段，不同的沥青，其老化程度之间没有规律。如果使用老化前后，沥青性质的变化，去体现沥青老化的程度，那么在短期的老化阶段与长期的老化阶段有着明显的差异。在这些描述中，不同温度下沥青展示出了不同的物理性能，工作人员要明确沥青的复合模量，针入度描述沥青的等温粘度，以及软化点对这种温度的反映。

在不同的指标之间，这种不一致表明沥青老化在物理性质方面的影响不同，在不同的温度下，沥青性质的体现也有所不同。在沥青短期老化和长期老化阶段，因为老化机理不一致，其老化程度也有所不同[2]。工作人员发现在短期老化中，前后某一个温度点或是某一个性质的变化，都无法准确预测沥青铺在路面上的长期变化。

本次研究主要根据SHRP规范中评价沥青老化性能的方法，测量沥青老化以后的多方面指标，对沥青的抗老化性能进行分析。这种方法与传统的评价方法，有着最为明显的差异。在传统的评价指标中，没有长期老化，关于指标主要采用单个温度点的指标。然后SHRP这种方法，主要是对沥青的短期阶段和长期阶段的老化程度进行分析，使用的指标和数据，符合工程的路用概念。在短期的老化中，要使用SHRP规范中RTFOT对沥青进行老化，这种方法与国内的TFOT比较相像，在一些重交通道路中，可以使用TFOT代替RTFOT，所以以上观念，均使用TFOT进行分析。

三、沥青抗老化性能的分析

文中通过使用SHRP评价方法，对7种有代表性的重交通道路沥青的高温抗车辙、低温抗开裂以及抗疲劳开裂性能进行分析，其结果如表1所示。

表1 ：重交通沥青的SHRP表征

（一）高温抗车辙能力

沥青抗老化的体现，主要分为三种，一是高温抗车辙。在沥青路面的铺筑初期，主要在高温季节，促使沥青形成高温稳定性。在路面设计的最高温度中，要将原有沥青和薄膜烘箱加热后的沥青，作为参考指标。SHRP规范规定，原样沥青的标准不应低于1kPa，残余经过薄膜烘箱加热的沥青不小于2.2kPa。在温度较高时，进行沥青设计，沥青拥有较强的抗车辙能力。在使用时间的不断增长中，沥青会逐渐变硬，更提升了抗车辙能力。所以，工作人员可以使用原有沥青，或是短期使用沥青的抗车辙能力，进行高温抗车辙能力的表达。

（二）低温抗开裂性能

第二点低温抗开裂性能。这个内容与高温抗车辙能力相反，沥青在使用中不断老化，劲度持续增加，沥青的低温柔性逐渐转变为脆性造成，就会导致路面低温开裂。所以，工作人员要细心选取沥青低温的性能指标，采取有效的方法进行评价。SHRP规范中，要应用BBR试验分析沥青的低温抗裂性能，要求必要的指标可以满足路面需求。在沥青蠕变劲度和荷载作用的情况下，沥青对数曲线的斜率m满足不小于0. 30时，其最低温度作为沥青的最低路面设计温度，工作人员要在最合适的环境下铺筑路面，保证最好的效果。一旦沥青劲度的时间敏感性或是应力的松弛性能大于0.3，那么需要及时使用DTT，对沥青在低温设计温度时的拉伸速率进行测定，保证其大于1.1%。由此得出沥青在最低路面设计中，温度越低，其低温抗裂性能越好[3]。

（三）抗疲劳性能

最后是沥青路面使用期间，车轮荷载的反复程度，沥青长期处于应力变化的情况下，会影响路面结构的强度，加速其老化。如果在路面使用中，荷载超出一定数值，就会超出路面的结构抗力，导致路面开裂。这种疲劳开裂的现象，主要发生在路面使用的后期，代表着路面沥青使用的长期老化。在SHRP规范中，评价沥青疲劳性能的试验温度相当于最高设计温度和最低设计温度的平均值以上4℃。所以工作人员要选取合理的温度，进行TFOT再进行PAV，通过这种方式保证其能够符合路面要求。沥青在试验过程中，温度下降的比较快，一旦相应数据超出5000kPa，就会导致路面出现疲劳破坏，在5000kPa时，温度越低，其抗疲劳开裂的能力也就越强。

在重交通道路沥青抗老化性能的研究中，主要是对沥青的高温抗车辙、低温抗开裂，以及抗疲劳开裂的能力进行分析，工作人员主要记录整个过程中温度变化，较好的找出其内在存在的规律。根据SHRP规范中评价沥青老化性能的方法，测量沥青老化以后的多方面指标，对沥青的抗老化性能进行分析。如果沥青的使用温度范围较广，其可能就具有相对良好的抗老化性能。

结束语：

本文通过对7种沥青的研究，得出TH、XJ和LH稠油生产的沥青的抗老化性能要优于国外油源生产的沥青，在道路使用中有着更为明显的优势。在不同的温度下，沥青性质的体现也有所不同。在沥青短期老化和长期老化阶段，因为老化机理不一致，其老化程度也有所不同。温度不同，其体现也有不同。工作人员要认真分析沥青的使用温度，在不同的工程中，进行较好的配合和协调，更好的提高道路的质量，为之后的道路使用奠定有利的基础。

[1]李振海,从艳丽,张玉贞. 沥青的老化与表征方法研究[J]. 石油沥青, 2011, 05:1-6.

[2]武建民,祝伟,马士让. 应用加权密切值法评价基质沥青抗老化性能[J]. 长安大学学报(自然科学版),2012,01:1-6.

[3]纪小平,侯月琴,许辉,谭学章. 基于动态老化方程的沥青抗老化性能对比研究[J]. 建筑材料学报,2013,02:365-369.

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1007-6344（2016）02-0218-01