沥青老化对沥青混合料性能的影响

梁俊峰

(晋中市交通建设质量安全监督局，山西 晋中 030600)

1 常规试验

沥青混合料自身抗老化性能直接决定路面耐久性与使用寿命，对路面整体抗老化性有影响的因素以沥青胶结料自身抗老化性能为主。沥青路面受自然与交通荷载持续作用后，其各项性能指标将不断衰减，导致路用性能明显降低。因此，应采用试验的方法来分析沥青老化对混合料性能造成的影响。为了给汉堡车辙试验和常规试验之间的对比提供方便，对老化后混合料实施以下三种试验：第一，标准车辙试验；第二，马歇尔试验；第三，冻融劈裂试验。参与试验的混合料类型为AC-13型与SMA-16型，这两种混合料的最佳沥青用量如表1所示，试验结果如表2和表3所示。

表1 AC-13型与SMA-16型混合料最佳沥青用量

(1)车辙试验结果如表2所示。

表2 车辙试验结果

车辙试验：①AC-13型试验开始前动稳定度为6 626次/mm，车辙深度为1.367 mm；SMA-16型试验开始前动稳定度为7 188次/mm，车辙深度为1.099 mm；②当老化试验温度为135 ℃时，经过4 h的试验时间，AC-13型动稳定度为7 389次/mm，车辙深度为1.241 mm，SMA-16型动稳定度为7 802次/mm，车辙深度为1.071 mm；③当老化试验温度为155 ℃，经过4 h的试验时间，AC-13型动稳定度为9 158次/mm，车辙深度为1.204 mm，SMA-16型动稳定度为9 056次/mm，车辙深度为1.003 mm。

(2)马歇尔与冻融劈裂试验结果如表3所示。

表3 马歇尔与冻融劈裂试验结果

马歇尔与冻融劈裂试验：①AC-13型试验开始前残留稳定度为93.3%，TSR值为86.1%，SMA-16型试验开始前残留稳定度为93.6%，TSR值为85.4%；②当老化试验温度为135 ℃时，经过4 h的试验时间，AC-13型残留稳定度为89.5%，TSR值为84.3%，SMA-16型残留稳定度为91.3%，TSR值为83.9%；③当老化试验温度为155 ℃，经过4 h的试验时间，AC-13型残留稳定度为83.4%，TSR值为78.8%，SMA-16型残留稳定度为86.1%，TSR值为81.5%。

由试验结果可以看出，老化后，混合料动稳定度显著增加，AC-13型的动稳定度从6 626次/mm增加至9 158次/mm，提高了34.1%；SMA-16型的动稳定度从7 188次/mm增加至9 056次/mm，提高了26%；对于车辙深度，当老化温度提高时，有减小趋势。可见，SMA-16型混合料的抗老化能力相对较强。改性混合料自身动稳定度将伴随老化时间不断延长与温度不断提高而有所增大；车辙深度将伴随时间不断延长与温度不断提高而有所减小。其原因为，在老化之后，沥青将变硬，流变性降低，但抗变形能力将有一定增强，抗车辙能力因此提高。老化后，残留稳定度与TSR值均降低，AC-13型在135 ℃温度条件下的残留稳定度减小3.8%、TSR值减小1.8%，在155 ℃温度条件下的残留稳定度减小9.9%、TSR值减小7.3%；SMA-16型在135 ℃温度条件下的残留稳定度减小2.3%、TSR值减小5.5%，在155 ℃温度条件下的残留稳定度减小1.5%、TSR值减小2.4%。可见，相比之下，155 ℃这一老化温度会对混合料自身水稳定性造成较大影响，这和高温车辙指标几乎相同，在一定程度上验证了试验方法的可行性与准确性，具备参考价值。基于此，在155 ℃温度条件下持续加热4 h能良好的模拟混合料在短时间内发生的老化。

2 汉堡车辙试验

先根据标准配合比进行试件的制作，然后在水浴55 ℃的条件下进行汉堡车辙试验，试验结果如表4所示。

表4 汉堡车辙试验结果

从表4结果可以看出，该试验的试验结果和之前车辙试验的试验结果完全相反，即车辙深度伴随时间的不断延长与温度的不断提高表现出增加趋势，其它两项指标，即蠕变斜率和剥落点分别伴随时间的不断延长与温度的不断提高表现出增加和减小的趋势。对于AC-13型，其车辙深度从14.38 mm增加至16.43 mm、蠕变斜率从0.000 313增加至0.000 357、剥落点从15 782次减少至13 162次；对于SMA-16型，其车辙深度从10.96 mm增加至12.38 mm、蠕变斜率从0.000 201增加至0.000 217，SMA-16型的抗老化能力比AC-13型强。当老化温度升高时，混合料性能受到的影响明显增大，其原因为，沥青和集料之间的黏附性将由于温度的升高而变差，使混合料自身粘结力降低，受荷载作用后，水分导致混合料发生离析，最终产生松散剥落。

通过以上分析可知，只采用动稳定度这一项指标无法对混合料性能进行全面评价，若需要对混合料性能进行综合分析，应做好其它试验，包括低温试验和冻融试验，以试验结果为依据，对混合料性能进行验证。对于汉堡车辙试验，它可以对路面受动力压力反复作用后产生的高温损害进行模拟，试验时间相对较长，一般情况下荷载的作用次数可以达到2万次左右，可以较为真实且准确的反映出在相对较短的时间内沥青发生老化对混合料性能造成的影响，可弥补常规试验只能对短期老化造成的性能影响进行分析的局限性。

3 结束语

综上所述，AC-13与SMA-16型两种混合料的沥青老化现象都会对混合料性能造成影响，由于AC-13与SMA-16型两种混合料较为常用，具有代表性，所以可认定任何一种混合料的沥青发生老化都会对其性能造成影响。需要注意，为明确和验证沥青老化对混合料性能造成的影响，仅采用一种试验是不够的，汉堡车辙试验对于准确评价沥青老化对混合料性能所造成的影响，具有不可替代的重要意义。