长期老化SBS改性沥青多功能性能评价

凌聪

重庆交通大学 重庆 400074

摘要 : 为研究 SBS改性沥青长期老化及再生机理， RTFOT模拟得到长期老化沥青与正常 SBS改性沥青两种沥青为研究对象，分析可知 SBS改性沥青长期老化后改性剂发生部分裂解与沥青形成的网状稳定结构遭到破坏，针入度、延度和软化点发生下降，黏度上升。加入多功能再生剂后，针入度、延度、黏度、软化点都得到了一定的改善，四大组分比例更为合理。利用多功能再生剂对长期老化的 SBS改性沥青再生后，不仅使得沥青得到再生，还使沥青混合料水稳定性得到提高并且具有温拌功能能够适应复杂条件下的再生要求。

关键词 :SBS改性沥青；长期老化；再生；性能评价；机理

沥青路面长期受到车辆荷载以及地区气候条件等因素而产生老化，并且不同沥青老化后的微观结构也发生了不同程度的变化。认为沥青老化是由于沥青成分内某些轻组分的减少以及氧化老化的原因，使沥青发生硬化。近些年国内开展了大量对沥青老化机理研究，葛晓杰等 [1]认为沥青老化原因是轻质组分和部分官能团发生氧化反应；栗培龙等 [2]认为沥青加热时间越长老化越明显；郭鹏等 [3]通过实验计算出石料与沥青混合后的结合力，认为温拌剂具有弱碱性，提高了再生沥青的表面自由能，改善了沥青的包覆性。综合可得，目前沥青的老化试验一般是基质沥青老化研究。对长期老化后的 SBS改性沥青及使用不同再生剂评价再生效果的研究不多。 1 试验内容 1.1试验材料

选用改性 SBS-1-D道路石油改性沥青，经过实验室中的 RTFOT长期老化后的得到的长期老化后的 SBS改性沥青，再生剂，多功能再生剂等。 1.2试验方法 1.2.1 原路面沥青抽提 先对老化沥青进行离心萃取试验，然后将离心溶液静置，取上层悬浮液放入旋转烧瓶中，开启真空泵形成负压，开启旋转烧瓶。三氯乙烯蒸发后，立即打开空气连接开关。待仪器内压力正常后，迅速倒出提取的沥青。 1.2.2 SBS改性沥青长期老化 根据最新交通运输部行业标准《沥青路面雾封层材料还原剂类雾封》提供的老化沥青制备方法，通过旋转薄膜烘箱对沥青分别老化 1h,2h....10h（理论上不超过 10h）得到不同老化时间的老化沥青。 2.1 获取长期老化沥青 原路面抽提沥青需要大量的沥青混合料并且试验操作比较繁琐，因此选择室内模拟长期老化沥青。根据《沥青路面雾封层材料还原剂类雾封》要求，分别对沥青老化不同时间获取不同老化时间下的老化沥青，再对各个老化时间下的老化沥青测定三大指标及红外光谱显示的峰的表征状态与抽提的原路面沥青进行对比分析，最终确定当老化时间 8.5h后和原路面抽提的老化沥青相似。 2 结果与分析 2.1 长期老化沥青性能 表 1 老化前后 SBS改性沥青宏观指标变化 Samples Penetration degree( 25℃) /mm Ductility( 5 ℃ ) /cm Softening point /℃ Viscosity( 60 ℃ ) /( Pa·s) Asphalt-1 49.9 31.1 80.0 18400 Asphalt-2 21.9 脆断 71.9 21200 由表 1 ，沥青的针入度从 49.9mm降低到 21.9mm，延度试验中老化后 SBS改性沥青直接脆断，老化沥青黏度明显增高，软化点却发生了降低，当长期老化时改性剂发生离析以及改性剂的裂解老化导致软化点发生下降， SBS改性沥青长期老化后相较于之前变硬脆。 2.2 再生沥青性能 使用再生剂后，沥青的所有宏观性能都得到了一定程度的恢复。黏度恢复至原有数值，针入度恢复也较为明显，两种再生剂都使得针入度能够达到使用的标准，并且随着再生剂添加量的增加，恢复更为明显；再生剂的恢复作用要稍微优于多功能再生剂，这是因为在同等掺量下，多功能再生剂融合了其他活性剂使得再生剂的量偏少。对于延度来说，老化后的 SBS改性沥青的延度难以恢复原因为长期老化下的 SBS改性沥青中的改性剂 SBS大部分已经失去作用，且轻质组分缺失严重，而再生剂内不含有 SBS无法使得沥青恢复原有效果。 3 多功能再生沥青性能评价 3.1 温拌性评价 获取原路面长期老化的沥青混合料在不同温度下进行加热，添加不同种类再生剂在不同掺量条件下进行再生，再按照再生料和新料为 8:2比例拌和，测定孔隙率 ,沥青混合料总体随着温度升高压实后更为密实。添加多功能再生剂再生后的沥青混合料在 120℃时，孔隙率达 4.7，而添加普通再生剂再生后的沥青混合料需要在将近 135℃时才得到同等再生的效果；并且随着再生剂剂量的添加，再生效果得到提升。综上分析可知，多功能再生剂的温拌效果可使得加热温度降低 15℃以上，再生剂剂量也影响再生效果。 3.2 水稳定性评价 经过水浸马歇尔试验和冻融劈裂试验，两种再生剂后混合物的水稳定性均能满足规范要求。还发现再生剂再生后的水稳定性不如多功能再生剂。当进行冻融循环试验后，多功能再生剂再生的沥青混合料仍具有良好的水稳定性。 4 试验段铺筑 依据《公路路基路面现场测试规程》（ JTG E60-2008）的试验方法 T0912-2008，对就地热再生路面进行钻芯测定路面厚度，再生后压实度满足要求，可评定合格，用车载式颠簸累积仪检测试验路段就地热再生施工前后的路面平整度，再生前平整度满足《公路沥青路面施工技术规范》（ JTG F40-2004）要求，再生后平整度满足《沥青路面再生技术规范》（ JTG F41-2008）要求，再生后比再生前降低了 24.8％，也就是说旧路面平整度较好。依据《公路沥青路面施工技术规范》（ JTG F40-2004）的试验方法 T0971-2004，对就地热再生路面进行渗水系数测定，评定结果合格。 5 结论 SBS改性沥青经长期老化，针入度和延度降低，黏度会增大，长期老化后沥青总体呈现变硬脆的特点。使用多功能再生剂进行再生后，除了对长期老化后的沥青再生功能外，还具有温拌性能以及提高水稳定性性能，使得多功能再生剂在复杂需要再生的路面情况下能够使用。 参考文献： 葛晓杰 ,乌兰 ,张国宏 ,等 .甘肃省沥青路面长期老化后沥青微观分析研究 [J].硅酸盐通报 ,2017,36(09):3213-3219. 栗培龙 ,马莉霞 ,冯振刚 ,等 .基于 Arrhenius方程的老化沥青流变特性 [J].长安大学学报 (自然科学版 ),2017,37(05):1-7+14. 郭乃胜 ,尤占平 ,赵颖华 ,等 .考虑再生剂作用的温拌再生沥青混合料路用性能 [J].建筑材料学报 ,2015,18(04):674-681.