沥青混合料老化与抗老化研究综述

徐凤

摘 要：沥青作为路面材料中的有机高分子材料，在生产、运输、储蓄和路面运营的过程中均会发生老化的现象，从而使路面很容易就产生裂缝、疏松和坑槽等路面病害。另外沥青路面服役期间，受降水、温差、交通荷载等因素耦合作用会进一步老化，从而导致路面寿命降低。所以，我们对沥青及沥青混合料的老化及其抗老化性的研究对路面的养护有着非常重要的作用。为进一步推动沥青及沥青混合料老化及其抗老化性研究方向的发展，本文主要从沥青老化对性能的影响、沥青老化实验方法和沥青抗老化研究进行展开，系统地阐述了沥青老化的主要研究内容，为沥青老化的发展提出进一步的探讨。

关键词：沥青；沥青混合料；老化；抗老化

0引言

沥青路面破坏最主要的影响因素是沥青的老化，沥青材料在生产、运输、存储和路面运行过程中都会出现老化的现象，使得路面就很容易产生裂缝、坑槽和疏松等等的路面病害。除此之外，沥青路面使用期间，由于受到降水、交通荷载、昼夜温差等因素的综合作用会进一步加快老化，进而使路面的寿命降低。因此，对沥青老化前后的性能变化以及沥青老化指标之间的关联性深入地进行分析有利于探寻沥青老化对沥青混合料的影响，能够对沥青进行抗老化研究，从而缓解沥青路面的老化。

本文在国内外学者对沥青老化与抗老化的科研成果的基础上，从多角度认真的分析了沥青老化的原因，较为系统地介绍了沥青老化的试验方法，从而进一步提出沥青老化与沥青抗老化技术的发展前景。

1  沥青老化机理的研究

当前国内外道路建设学者研究的热门话题就是沥青材料的老化机理以及规律,很多的学者[1-6]都已经用实验验证了造成沥青的物理性能、微观结构变化以及族组成的主要原因就是光氧老化和热氧老化。

有大量的研究表明，影响沥青老化的另一个重要因素就是光氧老化,特别是自然光里的紫外线。因为室外实验的周期都太长，因此现在主要使用人工的强紫外线光源环境箱来模拟在自然光环境下老化的试验方法,可以在短时间内就取得老化效果。

由上述可知,沥青材料的老化程度会因为老化条件形式不同而不同。在老化的过程里,“吸氧”的氧化可以增多极性分子的数量,再加上“脱氢”的氧化反应过程中产生的大分子,就会使得沥青系统中的大分子更加容易发生脱氢“团聚”的现象发生。

2  沥青老化的影响

沥青材料的组成成分对于沥青的各种性能都有着比较直接的影响，然而沥青材料的性能又对沥青混合料的性能有着十分重要的影响，影响即为沥青材料成分的改变一定会造成沥青材料的变化，然而沥青材料的老化是影响沥青材料成分变化和性能的最主要的原因。沥青是一种广泛应用的路用材料，它在加工、运输、存储和拌和一系列的过程中，一直都处于加热的状态下同时与空气也有密切接触；然而在公路上，沥青整日遭受阳光的曝晒，雨水的冲洗和大雪的掩盖，沥青材料的性能在这样的环境条件下就可能会发生比较明显的变化[28-29]。在沥青材料老化的众多影响因素中，对沥青材料性能的影响非常明显的一项就是氧气的存在，这是因为沥青在受到热的过程中，因为材料的老化使得它的成分发生变化从而影响沥青材料的各种性能。

2.1沥青混合料高温性能

在行驶道路上，由于交通流的增的，车辆的荷载的增大，道路路面会发生比较大的变形和损伤，进而会产生车辙。所以，沥青路面十分重要的条件是就是拥有良好的高温性能。主要实验方法有:马歇尔试验、车辙试验以及环道试验。因此，国内外的研究人员运用这些方法来评估老化后的沥青材料的高温性能，进一步了解沥青混合料的老化性能以及变化规律。

由调查分析可得，沥青老化后的高温性能的变化能够通过动稳定度等依据来进行判定，其主要表现为车辙变形减小、动稳定度增大等等方面，同时老化作用使沥青高温性能会有所增加。

2.2沥青混合料低温性能

我国北方地区的路面会经常出现低温开裂的现象，沥青路面的开裂会影响路面的功能以及使用年限。沥青路面的开裂主要是因为沥青材料会跟随温度的不断下降进而产生变形，这是因为应力作用导致的，因此了解沥青材料的低温性能的变化规律也是十分重要的。主要实验方法有：劈裂试验、弯曲蠕变试验、半圆弯曲试验、低温弯曲试验等等。

由调查分析可知，老化后的沥青低温性能可以通过弯曲劲度模量以及最大弯拉应变等指标来判定，其主要集中在弯曲劲度模量增大，最大弯拉应变减少等等方面，老化会使沥青的低温性能有所下降。

2.3沥青混合料水损害性能

我国公路最常见的病害之一就是水损害，较长时间出现水损害就会造成路面发生松散、坑槽等等的病害。水损害主要是指一些积攒的雨水渗透到沥青路面里面后对其产生损坏的一种现象。所以研究沥青老化对与水损害性能的影响也是十分必要的。主要的试验方法包含浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验等等。

由调查分析可得，老化后的沥青的水损害性能能够通过车辙深度、劈裂强度比等等的指标来判定，其主要表现为强度比降低等的一些方面，与此同时，老化作用使的沥青的水损害性能会有所下降。

2.4沥青混合料疲劳性能

沥青路面在现实生活的使用过程中会受到各种车辆的不断反复作用，从而产生的应力就会使路面发生破坏。所以，对老化后的沥青的疲劳性能进行一定的研究时十分必要的。目前研究沥青混合料疲劳性能最主要的试验方法包含两点弯曲试验、直接拉伸试验、半圆弯曲试验、单轴压缩试验、劈裂试验、弯曲疲劳试验等等。

由调查分析可知，老化后的沥青的疲劳性能能够通过疲劳寿命等等的指标来进行判定，老化后沥青的疲劳寿命会降低，同时老化作用会使得沥青的疲劳性能会有所下降。

3  沥青老化实验

沥青的老化试验主要包含三个方面，即为：短期老化模拟试验、长期老化模拟试验、紫外老化模拟试验。

沥青短期老化试验的室内模拟方法一共有两种:一是旋转薄膜烘箱老化试验，二是薄膜烘箱老化试验。

沥青材料的紫外老化是影响沥青路面使用寿命的一项重要原因。由调查分析表明:紫外老化机理的研究方式比较单一，而单一的改性剂对于提高沥青的抗紫外线老化能力存在不足，这就需要配合其他的改性剂、化学改性剂，这是沥青抗紫外老化研究的一项重点。

4  沥青抗老化研究

沥青路面的老化会造成沥青路面的破坏，会在很大程度上减少路面的使用寿命。因此我们需要运用一些特殊手段来缓解沥青路面的老化速度。目前有许多国内外学者在研究一些抗老化材料，想要达到改进沥青路面性能的目的。当前有效缓解沥青路面老化速度的方法主要有两个：一是改变沥青材料的结构，也就是在一定的条件下尽可能的使用吸水率很小的集料，通过增加压实度，来减小沥青路面的空隙率，进而能够降低沥青混合料和空气的接触等等。另一各就是想办法改进沥青材料自身的性能，也就是使用外掺抗老化剂。

从实践中可以得出，改进沥青材料结构这和操作只有很小的效果，没有办法能够解决最根本的问题。所以，通过添加改性剂来改进沥青混合料自身的性能，就已经成为了提高沥材料抗老化性能的最主要的方法之一，这种方法一方面能够有效节约成本，另一方面也能够有效地延长沥青路面的使用时限、提高沥青路面的耐久性。

5结语

综合上述分析可知，目前对于沥青及其混合料老化与其抗老化的研究内容还不够完善，需要更多的学者继续发掘，为了进一步推动沥青老化研究的发展，本文主要就沥青及其混合料老化实验方法和沥青抗老化研究展开，详细阐述了相关的研究现状以及实验方法，最终能够对沥青及其混合料老化与其抗老化的研究有了清晰的认识，为今后的学习研究奠定基础。