浅谈沥青混合料老化性能测试

【摘要】：沥青混合料的老化将致使沥青路面的变形能力减弱，在温度应力与车辆荷载的作用下容易开裂，严重情况下会出现网状裂缝，从而加剧了路面的破坏，直接影响了道路的使用性能与寿命。因此，研究沥青混合料的老化性能，对提高沥青路面的使用质量与寿命具有重要的现实意义。

【关键词】：沥青混合料；老化；性能测试

中图分类号：TU57文献标识码： A

0、前言

沥青路面发展的历史证明，仅仅有合理的路面结构与良好的沥青材料，对保证路面具有良好的质量是远远不够的，必须还得考虑沥青混合料的性能[1]。路面材料无论是否经受荷载的作用其性能都会随着时间的推移而变化，尤其是沥青路面的老化性能[2-3]。老化的存在将致使沥青路面的变形能力减弱，在温度应力与车辆荷载的作用下容易开裂，严重情况下会出现网状裂缝，从而加剧了路面的破坏，直接影响了道路的使用性能与寿命[4-6]。本文通过介绍沥青混合料老化机理分析、总结了沥青混合料测试老化性能的实验方法以及几点沥青混合料老化的影响因素。

1、沥青混合料老化机理分析

沥青混合料无论是在拌和、摊铺、碾压过程中，还是在路面建成后投入使用过程中，都不可避免地存在着老化现象。老化的存在将致使沥青路面的路用性能降低，直接影响了道路的使用性能与寿命[7]。沥青混合料具有的抵抗各种人为或自然因素的作用而逐渐丧失变形能力、柔韧度等优良品质，并能够保持质量稳定等的能力，是为沥青混合料的抗老化性能。

2、沥青混合料老化性能的影响因素

从沥青混合料的组成结构与强度形成原理可知，沥青结合料的性质与用量、矿质集料的组成与骨架结构、沥青与集料之间的作用、以及外界的温度、光照、空气、荷载等都是影响沥青混合料老化性能的主要因素。下面就从沥青、集料、外界环境这三方面对沥青混合料的老化机理进行分析。

2.1、沥青结合料对沥青混合料老化的影响

沥青是由多种不同分子组成的单相的均匀的混合物，极性分子含量的多少决定了沥青被氧化的难易程度，容易与空气中的氧发生化学反应，表现在沥青粘度减小、变脆变硬、与矿料的粘附性降低。

2.2、矿质集料对沥青混合料老化的影响

矿质集料的贡献主要是集料之间的嵌挤力和集料与沥青结合料之间的吸附力。矿质集料是一种惰性的材料，在高温条件下，通常不会产生化学反应而使自身的性能改变，但会增强分子的极性。因此，高温对集料的嵌挤力影响不大，主要改变的是集料与沥青结合料之间的吸附力。

2.3、外界环境对沥青混合料老化的影响

沥青混合料无论是在拌和、摊铺、碾压过程中，还是在路面建成后投入使用过程中都存在于一定的温度、氧气、压力、光照等环境中，这些因素的大小、多少势必对其老化性能产生一定的影响。

3、沥青混合料的老化过程

老化存在于沥青混合料整个寿命过程中，通常将沥青混合料的老化过程分为两个阶段:沥青混合料生产过程中的老化和沥青路面在使用过程中的老化。

1沥青混合料在生产过程中的老化

在拌制过程中沥青混合料会产生明显的老化，其中既有沥青热态运输、储存、配油釜中调配、加热升温又有在拌缸内与热态集料混和过程中所引起的老化。

2沥青混合料在路面使用过程中的老化

沥青路面长期暴露在氧、水、紫外线等各种自然因素环境中，并承受着车辆荷载的反复作用，这些都将使沥青混合料不断发生着复杂的物理、化学变化，所以沥青混合料的老化在逐渐增加。过度的老化将使路面硬化，最终导致开裂而损坏。

4、沥青混合料老化的测试方法

4.1、短期老化的测试方法

SHRP根据以往沥青混合料短期老化方法的研究试验结果提出了三种备选方法，他们都是将经过拌和的沥青混合料再进行一个加速老化的过程。沥青混合料短期老化的试验方法着重体现的是松散的沥青混合料在拌和、贮存和运输中因受热而挥发和氧化的效应，从而达到模拟沥青混合料施工阶段的老化效应。

1烘箱加热法

将拌和好的松散沥青混合料放在烘箱中，在一定温度下持续加热一定时间，对沥青混合料进行加速老化。

2延时拌和法

在正常拌和时间的基础上适当延长混合料的拌和时间，使沥青混合料老化。

3微波加热法

将拌和好的松散沥青混合料采用微波进行加热，促使沥青混合料老化。

4.2、长期老化的测试方法

沥青混合料长期老化的试验方法应着重体现沥青混合料压实成型试件持续氧化的效应，以达到模拟使用期内沥青路面的老化效果。SHRP总结了以往的研究成果，对室内模拟沥青混合料长期老化也提出了3种备选的方法。

1加压氧化法（PAV）

将经过短期老化后成型的沥青混合料试件放入压力罐的试架上，当容器密闭后，注入压力达到2.0±0.5MPa的低压氧气，在40℃或60℃的环境下保持一定时间，然后冷却至室温，再缓慢解除压力，使沥青混合料在短时间内加速老化。

2延时烘箱加热法

将经过短期老化后成型的沥青混合料试件置于试样架上，放入85±1℃的烘箱中恒温120±0.5h使其老化，然后在不移动试件的情况下，打开烘箱门通过自然冷却至室温。这是采用高温强化手段使沥青混合料在短时间内加速老化。

3红外线、紫外线处理法

将经过短期老化成型的沥青混合料试件在红外线、紫外线下照射一定的时间，主要模拟的是太阳光对沥青混合料老化的情况。

可以看出，在进行沥青混合料长期老化试验前，都必须先对沥青混合料进行短期老化，根据需要在规定的温度下成型试件，再对试件进行长期老化。我国己经将延时烘箱加热法列入了《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》作为沥青混合料标准的长期老化试验方法。

5、小结

本文介绍沥青混合料老化老化机理、简单列举了几点沥青混合料老化的影响因素、总结了对沥青混合料进行室内老化模拟的试验方法，以期对今后的沥青混合料的研究有所帮助。

参考文献

[l]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.2001，1.

[2]黄晓明.沥青与沥青混合料[M].江苏.东南大学出版社.2002，1.

[3]谭忆秋.沥青与沥青混合料[M].黑龙江:哈尔滨工业大学出版社.2007，1.

[4]王德蜜.长寿命沥青路面设计方法研究[D].长安大学.2008，4.

[5]王虎盛，殷伟.长寿命沥青路面设计方法研究[J].华东公路.2009.

[6]熊佳.沥青路面质量控制策略的分析研究[D].长沙理工大学.2010.

[7]薛亮.微波加热沥青混合料技术性能研究[D].长安大学.2007.