道路沥青老化机理及其影响因素

职子涵

摘要：目前国内大部分道路路面使用的都是沥青混凝土，传统的水泥路面已经逐渐被淘汰。相比传统水泥路面来说，沥青混凝土路面的优势比较突出，不仅拥有更长的使用时间，而且在性能方面更为突出，维修养护更为简便，因此近几年的应用率相当高。不过沥青混凝土路面并非没有任何缺陷，比如经常遇到的沥青老化问题，对道路的正常使用带来了很大困扰，因此对道路沥青老化的机理及其影响因素进行分析非常有必要。

关键词：沥青老化；沥青混凝土；日常养护；影响因素

作为基础设施不可或缺的组成部分，国家近几年在道路交通方面投入了大量的资金和物力，原因在于道路交通直接影响着居民的日常生活，同时也影响着社会主义现代化发展以及国家整体的金融实力。目前道路交通使用的材料主要为沥青混凝土，在应用过程中很有可能出现沥青老化的现象，一旦不重视，很有可能对道路的正常使用以及维护带来很大的影响。因此针对道路沥青老化的机理、影响因素等进行探究意义重大，可确保道路交通的正常运行。

一、道路沥青老化的机理

道路在应用过程中出现沥青老化之后，最常见的外在表现为针入度持续下滑，同时软化点也随之不断增加，伴随着老化现象的持续加重，粘度也将随之不断增加。在沥青搅拌以及后续施工的过程中很容易出现短期老化的现象，其中最重要的阶段在于沥青的拌，在该环节针入度很可能随之降低，幅度甚至能达到80%。后续在沥青摊铺的时候因为操作为高温，很容易导致沥青薄膜的持续老化，导致沥青的分子结构出现改变，自身将变得更加脆弱，硬度将随之增加，黏结性将随之出现下滑，最终出现裂纹。沥青老化归根结底属于自养化的过程，在沥青老化前和老化后IR光谱的吸收率将无限明显的改变，在这个过程中高分子量成分的占据比例持续加大，分散度也将随之增加。

二、道路沥青老化的影响因素

（一）热氧老化

沥青出现老化的一大影响因素在于热氧老化，在该过程沥青与氧气之间将出现化学反应，在此基础上将生成一定数量的含氧基团。该过程在很大程度上受到温度的影响，如果温度持续增加，吸氧量将随之不断提升，在实际操作时氧分压的数值大小不一样，与吸氧量之间呈明显的正相关关系，因此沥青老化的具体程度可以借助吸氧量做出准确判断，如果吸氧量比较大，预示着沥青将拥有更差的抗老化性能。结合有关模型以及理论可以看出，在沥青吸氧的时候可以通过扩散速度进行有效把控，换句话说，沥青的老化在很大程度上受到自身粘度的影响。沥青与氧气之间要想发生充分的反应，首先在氧气里面沥青需要进行充分地溶解并扩散，这也是两者之间发生反应的一个必要步骤。

（二）光氧老化

光氧老化同样也是沥青老化必须要重视的问题之一，属于道路沥青出现老化的一大影响因素。一旦发生光氧老化，沥青的组分将逐渐转移至大分子量，自身的黏度将持续加大，同时软化点也将不断增加，该状态下沥青本身的针入度将持续降低。众所周知，沥青材料属于一种比较常用的大分子有机物，其中的元素主要有氢、氮、氧等，彼此之间想保持足够的稳定就要有相应的键能。沥青出现老化也就是其内在结构被破坏，换句话说，沥青的大分子结构遭到破坏。通过有关研究可以看出，紫外线照射沥青后可射入的深度不足0.1mm，不过沥青老化之后分子结构将逐渐向内部进行扩散，因此实际上紫外线照射之后产生的影响仅仅在沥青表面一毫米的地方发生。不过需要注意的是，沥青路面有不少的空隙，因此如果紫外线强度比较大，在实际照射过程中产生的影响范围将更广，基本上保持在一厘米上下。长时间的照射之后，沥青将出现老化，其胶质、芳香以及饱和度都将发生一定程度的改变。长期下去道路沥青将出现更严重的老化，同时也会发生各种各样的裂纹，尤其在雨雪天气很容易导致路面被渗入，道路将受到更严重的破坏。

（三）水分作用

沥青路面之所以出现老化，其中水分的作用也是不容忽视的一个关键因素。任何道路的使用都要考虑水分可能带来的影响，这里的水分主要指的是地下水和雨水，长期受到水分的作用露面很有可能出现破裂或者更严重的损坏。具体来说，一旦受到雨水长期的作用，很有可能将沥青里面大量可溶性物质直接冲刷掉，使老化速度不断加快，沥青表面也将变得更硬。

三、道路沥青老化的危害

通常来讲，沥青混凝土道路寿命保持在10年到15年之间，然而在实际应用的时候很难避免老化等一系列问题，因此道路破坏速度将持续加快，对车辆的正常通行带来很大影响，还会发生各种安全事故，造成人员以及财产的损失。具体来说，沥青混凝土道路老化的危害主要有以下几点：

（1）裂缝

路面多数经历高温和寒冷的交替，使得沥青混合料随着沥青力学状态的变化而产生温缩应力，经温缩应力的反复作用，且当温缩应力或应变超过沥青混合料的抗拉强度或极限应变时，沥青面层就会老化开裂。沥青混凝土早强易出现轻微的龟裂病害，随着道路长时间的运营，轻微的龟裂将发展成显著且严重的裂缝，雨水也会渗透至沥青混凝土的基层，导致沥青混凝土路面的整体力学性能发生改变，对道路的正常使用产生影响。

（2）水损坏

在经常有雨水的区域更为此类病害更为明显，雨水进入混合料中后，沥青从石料表面逐渐剥落。材料的老化后性能更差，雨水冲刷易引起沥青路面起包、鼓包等现象，最终使路面出现剥落、松散等病害，影响道路的正常使用，更严重的还会引发各种道路安全事故。

（3）车辙

沥青混凝土路面的材料性能下降后，路面在车辆荷载的作用下发生变形，形成轮迹处的车辙病害，严重的发展成推移、拥抱。除此之外，养护人员可能没有及时填充修补车辙病害，长期下去有可能造成路面积水等现象。随着车辙病害数量的增加，道路的正常使用受到影响，易引发交通安全事故。

四、道路沥青老化的预防措施

为了在短期之内尽可能降低沥青道路的老化率，在施工过程中需要严格把控温度，同时也要对接受条件以及其他等影响要素进行合理把控。具体来说，沥青道路老化的预防措施主要有以下几点：

（一）合理选择搅拌温度

在确保沥青材料搅拌、摊铺不受影响的情况下，搅拌温度尽可能降低，而且施工尽量选择夏季等温度偏高的季节。与此同时，在高温条件下沥青混合料的储存时间尽可能缩短，防止在短时间之内出现沥青老化。

（二）合理安排运输

沥青混凝土材料的运输也是非常重要的一点，对此在运输的时候一定要安排好时间和距离，在运输时尽可能加快运输速度，防止沥青在短时间之内发生老化。除此之外，在运输的时候尽可能减少沥青和空气的接触几率。

（三）合理选择粒料

要想降低沥青在短时间之内老化的概率，还要注意选择合适的混合料，在结构方面尽量以那些吸水力小的粒料为主，减少与空气之间发生接触的概率，选择持久性较强耐用性好的材料。

（四）合理改性剂

在施工阶段，向沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的改性剂，熔融和分散在沥青中，提高沥青的路用性能。例如：为提高沥青抗老化性能能力，常使用热塑性橡胶类改性剂；为提高抗水损害能力，常使用抗剥落剂等改性剂。

五、结论

综上所述，道路沥青老化是使用过程中不可避免的一个问题，短期之内沥青的老化问题将影响道路的正常使用，对此有关部门需要引起重视，深入探究道路沥青出现老化的机理和影响因素，同时寻找合适的解决方法，在此基础上才能确保道路的正常使用，保障道路安全以及车辆安全。

参考文献：

[1]李群.藏区道路沥青老化特性多尺度研究[D].导师：邹晓翎.重庆交通大学,2022.

[2]张韩帅.沥青路面微生物老化机理及复合抗老化剂研究[D].导师：许涛.南京林业大学,2020.

[3]刘洪安.道路沥青降蜡改性与老化机理研究[D].导师：王宗贤.中国石油大学（华东）,2012.

[4]赵斌.沥青混合料热再生机理及技术性能研究[D].导师：郝培文.长安大学,2012.