紫外线老化对SBSI-C改性沥青即沥青混合料路用性能的影响研究

紫外线老化对SBSI-C改性沥青即沥青混合料路用性能的影响研究

宁开梅强薇

中交第一公路勘察设计研究院有限公司

摘要：借助紫外线老化试验箱，对SBSI-C改性沥青进行延长紫外线老化试验，测取了SBSI-C的软化点、针入度、延度、135℃布氏粘度等指标随紫外线老化时间的延长而产生的变化值。研究结果表明：随着紫外线老化时间的延长，沥青的针入度逐渐减小、135℃布氏粘度逐渐增大，软化点逐渐升高、5℃延度逐渐降低，且各指标与紫外线老化时间基本呈二次线形关系。随着紫外线老化时间的延长，沥青混合料的动稳定度逐渐减小、沥青的残留稳定度逐渐增大、冻融劈裂试验残留强度百分比逐渐降低。紫外线老化对沥青混合料的高温稳定性、水稳定性等指标均存在一定程度的损害作用。

关键词：紫外线老化；SBS改性沥青

太阳可见光中波长小于278nm属于紫外线，紫外线由于其波长较短，能量较大，能够对沥青产生老化作用，相关研究证明，紫外线能够使沥青的轻质组分逐渐转变为胶质及沥青质，造成沥青粘度增大、软化点升高、延度降低等一系列性能的变化。国外针对紫外线老化的研究在100年前已经开始，魏格纳采用紫外线及红外线分别对沥青进行了照射，发现在短期内紫外线就能够对沥青产生较为明显的老化作用；泰勒对沥青膜厚度与紫外线老化之间的关系进行了研究，发现沥青的膜越厚，紫外线对沥青性能的影响越小，反之越大；波茨利用热氧加速老化试验进行模拟紫外光老化作用，结果显示，热氧老化作用不能代替紫外线老化作用。国内对紫外线老化的研究起步于20世纪60年代，栗培龙等对沥青进行了多种老化方式下的老化试验（紫外线老化、163℃下的绝氧热老化、旋转薄膜烘箱老化、压力老化及60℃下的烘箱老化），研究结果表明，无论是热氧老化或者是紫外线老化均能够使得沥青产生组分变化，影响其路用性能，且延长老化时间能够近似的代表沥青的实际环境下的长期老化；叶奋等利用自行研发的紫外线老化仿真系统，对基质沥青老化后的针入度、延度、软化点、BBR、DDR等指标进行了研究，并借助丁苯橡胶以及白炭黑等物质获得了抵抗紫外线老化作用的抗紫外线老化剂；此外庞凌等对采用自然光照以及室内加速紫外线老化作用进行了对比，通过老化后沥青的流变性表明，两种老化方式对沥青的老化作用相仿；王佳妮采用化学分析的手法对沥青在紫外线老化作用下的流变机理进行了研究，研究认为沥青胶浆以及沥青在紫外线老化作用下性能变化很大，表现为高温、中温、低温流变性能均降低。本文在前人研究的基础上，利用延长紫外线老化试验，研究在紫外线老化作用下SBS改性沥青技术性能及老化后沥青混合料路用性能的变化规律。

1试验设计

本文选用壳牌SBSI-C作为试验用沥青，其技术指标为软化点(59.7℃)、25℃针入度(66.8*0.1mm)、延度(5cm/min，5℃，41.4cm)、旋转薄膜加热试验(163℃,85min)后残留延度（5℃，24.1cm）、残留针入度比（84.6%）。本文所采用的集料为辉绿岩，其压碎值为24，粗集料磨耗值为8%，针片状为7%，其余技术指标也均满足《公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004》的相关要求。细集料吸水率为1.1%，砂当量81%，毛体积相对密度为2.711；矿粉采用石灰岩制成，各项技术指标均满足相关规范的技术要求。

采用紫外线老化箱对SBSI-C沥青进行紫外线老化试验，按照我国紫外线辐照度及紫外线老化箱所提供的紫外线辐照度进行换算，室室外紫外线辐射1、3、5、7、9、11、13个月分别对应紫外线老化箱内照射6、17、27、37、48、58、68天。对不同老化时间下的沥青进行软化点、针入度、延度、135℃布氏粘度等指标的检测，以观察紫外线对SBSI-C沥青性能的影响规律。并对采用老化后SBSI-C改性沥青AC-16的沥青混合料的动稳定度、冻融劈裂残留强渡、残留稳定度等指标进行检测。

2沥青试验结果

按照上述试验设计进行SBSI-C紫外线老化试验，试验结果为老化时间（室内，天）0、5、16、26、36、47、57、67分别对应的针入度（0.1mm）为66.8、66.4、64.5、63.7、62.7、62.1、61.6、61.3；对应的135℃布氏粘度（Pa.S）分别为1.245、1.255、1.278、1.301、1.313、1.346、1.387、1.429；对应的5℃延度（cm）分别为24.1、23.8、23.1、22.6、22.0、21.6、21.1、20.5。

从上述试验结果可以看出随着紫外线老化时间的延长，沥青的针入度逐渐减小、135℃布氏粘度逐渐增大，软化点逐渐升高、5℃延度逐渐降低。从上述现象不难看出，紫外线对沥青的老化作用十分明显，为了进一步探寻紫外线对SBS改性沥青性能的影响规律，对上述试验结果进行详细分析。

从结果曲线中总结软化点、针入度、延度、135℃布氏粘度等指标与紫外线老化时间的关系，P=0.0282t2-0.7946t+66.898，R2=0.995、V=0.0006t2+0.0061t+1.2488，R2=0.994、S=-0.0268t2+0.5898t+60.572，R2=0.856、D=0.0032t2-0.3119+24.079，R2=0.998。其中P为针入度、V为布氏粘度、S为软化点、D为延度。

从上述拟合公式及图1可以看出，软化点、针入度、延度、135℃布氏粘度等指标与紫外线老化时间基本呈二次线形关系，同时随着老化时间的延长，老化速率应该是逐渐降低的，即在紫外线老化作用下，存在各指标的最终老化值。

3沥青混合料试验结果

按照试验设计进行不同老化时间下SBSI-C沥青混合料路用性能试验，试验结果为采用老化时间（室内，天）0、5、16、26、36、47、57、67的沥青的混合料对应的动稳定度（次/mm）为4214、4126、4019、3955、3873、3721、3699、3564；采用老化时间（室内，天）0、5、16、26、36、47、57、67的沥青的混合料对应的残留稳定度（%）分别为88.2、87.3、86.3、85.2、83.7、81.9、80.3、79.6；采用老化时间（室内，天）0、5、16、26、36、47、57、67的沥青的混合料对应的冻融劈裂残留强度百分比（%）分别为84.6、83.2、81.9、79.6、78.7、76.3、75.4、74.9。

从上述试验结果可以看出，随着SBSI-C沥青遭受的紫外线老化作用越来大，沥青混合料的技术性能也出现了不同程度的改变，表现为沥青混合料的动稳定度逐渐减小、沥青的残留稳定度逐渐增大、冻融劈裂试验残留强度百分比逐渐降低。这说明紫外线老化对沥青混合料的高温稳定性、水稳定性等指标均存在一定程度的损害作用。

4结论

随着紫外线老化时间的延长，沥青的针入度逐渐减小、135℃布氏粘度逐渐增大，软化点逐渐升高、5℃延度逐渐降低，且各指标与紫外线老化时间基本呈二次线形关系。随着紫外线老化时间的延长，沥青混合料的动稳定度逐渐减小、沥青的残留稳定度逐渐增大、冻融劈裂试验残留强度百分比逐渐降低。紫外线老化对沥青混合料的高温稳定性、水稳定性等指标均存在一定程度的损害作用。

参考文献：

[1]张文刚.TiO2催化分解汽车尾气沥青路面材料研究[D].西安，长安大学，2014

作者简介：

宁开梅（1984-02-26），女，山东费县，研究方向：道路方向。