， ， ，

(1.湖南省通盛工程有限公司， 湖南 長沙 410004; 2.長沙理工大學(xué) 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長沙 410114)

0 引言

隨著我國公路交通事業(yè)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保理念的增強(qiáng)，瀝青的老化與再生利用問題越來越受到重視。在某種意義上SBS改性瀝青再生是其老化的逆過程，研究SBS改性瀝青的老化特性有助于認(rèn)識(shí)舊SBS改性瀝青再生規(guī)律，為舊SBS改性瀝青恢復(fù)優(yōu)良路用性能提供基礎(chǔ)。引起瀝青發(fā)生老化的因素較多且復(fù)雜：短期使用中，儲(chǔ)存、拌合、施工等過程會(huì)發(fā)生老化；長期服役時(shí)，高溫天氣、氧氣、光等因素均可導(dǎo)致瀝青揮發(fā)、氧化、聚合而變硬變脆[1]。研究認(rèn)為，對于瀝青材料，長時(shí)間的熱氧老化是瀝青路用性能降低的主要影響因素。學(xué)者們并對瀝青老化特性開展了一系列研究[2-5]。

有研究者設(shè)計(jì)了室內(nèi)試驗(yàn)來模擬瀝青在不同時(shí)間段老化的過程，但是方法各異[5-8]。如栗培龍[9]設(shè)計(jì)對比了5種與時(shí)間相關(guān)的老化試驗(yàn)來研究瀝青老化模型，探究了163 ℃溫度下85、180、 360 min的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化(RTFOT)，20 h的壓力老化(PAV)，5、10、15、20 d的60 ℃烘箱通風(fēng)老化，24、48、120、240 h的163 ℃高溫?zé)o氧熱老化，以及紫外光照射120、240、360、480 h后的紫外光老化。其試驗(yàn)結(jié)果表明，道路瀝青的長期老化可以用延時(shí)RTFOT老化進(jìn)行模擬，該方法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)速率快、周期短、方便快捷、數(shù)據(jù)可靠性高。而烘箱60 ℃老化速率太慢且僅對應(yīng)夏季高溫對路面的老化破壞。無氧老化模擬試驗(yàn)因?yàn)楦艚^了氧氣，瀝青幾乎沒有發(fā)生老化。雖然該研究表明紫外線會(huì)對瀝青老化產(chǎn)生顯著影響，但是大部分研究還是認(rèn)為瀝青的老化以熱氧老化為主。所以該研究表明延時(shí)RTFOT能代替PAV模擬瀝青長期老化情況。因此，本文將采取類似的模擬老化試驗(yàn)方法，對SBS改性瀝青進(jìn)行不同高溫加熱時(shí)間模擬老化，通過瀝青常規(guī)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)的試驗(yàn)對比，探討這些性能指標(biāo)隨模擬老化時(shí)間的變化規(guī)律，并建立這些老化特性與模擬老化時(shí)間的擬合關(guān)系，為SBS改性瀝青老化性能評(píng)價(jià)提供試驗(yàn)依據(jù)，并指導(dǎo)再生瀝青路面工程實(shí)踐。

1 老化試驗(yàn)方法

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[10]，薄膜烘箱老化(TFOT)與旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化(RTFOT)均可用于模擬瀝青的老化現(xiàn)象，且TFOT與RTFOT可以互相替換。TFOT與RTFOT試驗(yàn)在盛樣器具尺寸及材質(zhì)、旋轉(zhuǎn)方式、瀝青的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、吹氣方式、加熱膜厚等方面存在差異。TFOT試驗(yàn)采用的是內(nèi)徑為140 mm、深約10 mm的不銹鋼或鋁制淺碟型盛樣皿，而RTFOT采用的是外徑64 mm、深約140 mm的瘦長狀玻璃材質(zhì)盛樣瓶。TFOT為水平鼓風(fēng)旋轉(zhuǎn)加熱，加熱時(shí)瀝青膜厚約3.2 mm，且盛樣皿中瀝青相對靜止，而RTFOT為垂直吹氣旋轉(zhuǎn)加熱，瀝青膜厚為5～10 μm，盛樣瓶中瀝青為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以同等溫度時(shí)間條件下，RTFOT老化的瀝青老化程度高于TFOT老化試驗(yàn)，TFOT試驗(yàn)要將瀝青老化至與RTFOT試驗(yàn)同等老化程度所需要的時(shí)間長一些。但是由于SBS改性瀝青粘度比普通道路瀝青大得多，RTFOT試驗(yàn)的盛樣瓶取出來后冷卻得快，且刮取難度大，每完成一次RTFOT試驗(yàn)僅可獲得不到80 g的老化SBS改性瀝青，而且清洗盛樣瓶所消耗的時(shí)間非常多。而TFOT則相反，從TFOT烘箱中一取出盛樣皿就可以立即刮出大量老化SBS改性瀝青，每次試驗(yàn)可以獲得150 g左右的瀝青，由于TFOT盛樣器皿為敞開碟狀，清洗十分方便，TFOT的試驗(yàn)效率更高。所以本文采用TFOT老化試驗(yàn)來模擬SBS改性瀝青在野外不同時(shí)間老化的情況。

模擬老化試驗(yàn)時(shí)，將新SBS改性瀝青置于163 ℃條件下的TFOT烘箱中，分別加熱老化0、6、12、18、24、30、36、42、48 h。通過測試不同時(shí)間老化后SBS改性瀝青的常規(guī)試驗(yàn)指標(biāo)及動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)來研究SBS改性瀝青在不同老化時(shí)間下性能變化。

2 老化瀝青性能指標(biāo)試驗(yàn)分析

2.1 常規(guī)性能指標(biāo)分析

按照試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方法[10]對不同老化時(shí)間的SBS改性瀝青進(jìn)行常規(guī)性能指標(biāo)試驗(yàn)，三大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1可知，25 ℃針入度隨著老化時(shí)間的延長，針入度逐漸減小，從4.9 mm逐步降到1.32 mm，老化48 h的25 ℃針入度僅為未老化改性瀝青的27%，說明TFOT老化48 h的SBS改性瀝青已經(jīng)嚴(yán)重劣化，瀝青的柔性特征在老化過程中隨時(shí)間降低。

表1 不同老化時(shí)間瀝青常規(guī)性能指標(biāo)Table 1 Conventional performance index of asphalt with differ-ent aging time老化時(shí)間/h25 ℃針入度/(0.1 mm)5 ℃延度/cm15 ℃延度/cm軟化點(diǎn)/℃049.029.0108.476.9644.822.676.474.81241.015.153.969.81837.311.536.766.32434.08.624.670.13026.15.917.171.03621.0脆斷12.871.74215.7脆斷10.472.14813.2脆斷7.772.8

5 ℃與15 ℃延度均隨老化時(shí)間的增加而減小。5 ℃延度能反映瀝青的低溫脆性，老化36、42和48 h的SBS改性瀝青均發(fā)生脆斷，說明瀝青在使用后期其低溫抗裂性能已經(jīng)嚴(yán)重不足，用于支撐瀝青延性的輕質(zhì)組分大量揮發(fā)。從表1中可以看出，15 ℃的延度變化規(guī)律與5 ℃一致。

SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)在老化過程中呈現(xiàn)先降低后有小幅度升高規(guī)律。這主要是因?yàn)镾BS改性瀝青老化過程中不僅有基質(zhì)瀝青的老化，還有SBS改性劑聚合物長鏈斷裂的過程，改性劑降解使得瀝青的軟化點(diǎn)降低。老化前期改性劑降解對軟化點(diǎn)降低的程度大于基質(zhì)老化對軟化點(diǎn)升高的程度，因此軟化點(diǎn)呈現(xiàn)下降的趨勢。隨著老化的進(jìn)行，改性劑降解完成，基質(zhì)瀝青的老化對軟化點(diǎn)的變化起主導(dǎo)作用，因此老化后期，隨著老化時(shí)間的延長，瀝青軟化點(diǎn)又呈現(xiàn)升高的趨勢。

由表2可知，135 ℃布氏粘度隨時(shí)間推移而增大，說明隨著老化時(shí)間的增加，老化瀝青的內(nèi)部粘聚力逐漸增強(qiáng)，流變性能減小，材料逐漸失去柔性特征。

表2 不同老化時(shí)間瀝青135 ℃布氏粘度值Table 2 Brucelli viscosity of asphalt at 135 ℃ at different aging time (Pa·s)老化時(shí)間/h135 ℃黏度老化時(shí)間/h135 ℃黏度02302.53 62.13362.62 122.25 422.69 182.34 482.74 242.44

2.2 高溫動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)分析

對不同老化時(shí)間的瀝青分別進(jìn)行了高溫時(shí)的動(dòng)態(tài)剪切流變試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同老化時(shí)間瀝青高溫動(dòng)態(tài)剪切流變試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Dynamic shear rheological test results of asphalt at dif-ferent aging time老化時(shí)間/h溫度/℃G?/kPaδ/(°)(G?/sinδ)/kPa失效溫度/℃642.3669.102.530701.1772.001.2373.84760.5775.400.59645.1866.305.666702.7169.402.9075.06761.6272.201.70820.8475.000.87646.0962.506.8712703.1468.503.3881.47761.7871.901.87820.8874.100.92646.2661.107.15703.9264.104.3618761.8266.801.9883.74821.0269.501.09880.7471.400.78648.9158.7010.43705.2763.305.9024763.3466.503.6487.25821.4768.901.58880.8771.400.92649.3456.4011.22705.4559.506.3330763.1862.303.5989.87821.8565.102.04881.0767.901.16940.6270.700.666411.5953.7014.39706.5357.207.7736763.5462.204.0092.24821.9564.602.16881.1367.501.22940.8569.600.916415.2050.4019.737010.3652.3013.10767.4054.409.1042823.9656.804.73100.23882.4559.802.84941.5162.401.701000.9365.001.031060.5758.100.676418.7052.1023.717013.9654.8017.09769.0057.6010.66825.9560.206.8648883.9563.204.43106.78952.5966.402.831001.8768.702.011061.0671.901.121120.7874.500.81

由表3可知，SBS改性瀝青的失效溫度隨著老化時(shí)間遞增，說明瀝青在老化過程中變硬。相同溫度下瀝青相位角δ隨老化時(shí)間減小，復(fù)數(shù)模量G*隨老化時(shí)間延長而增大，瀝青的粘性成分G*/sinδ隨著老化時(shí)間的增加而升高，損失剪切柔量降低，脆性增強(qiáng)。即瀝青老化時(shí)間越長，瀝青的流動(dòng)變形越小，抗車轍能力越強(qiáng)，瀝青的高溫穩(wěn)定性越好。

綜上所述，隨時(shí)間的推移，瀝青在逐步老化，路用性能隨時(shí)間成規(guī)律性劣化。對于瀝青常規(guī)性能指標(biāo)，針入度和延度逐漸減小，軟化點(diǎn)先降低后升高，粘度逐漸增大；對于動(dòng)態(tài)剪切流變指標(biāo)，同一溫度情況下，復(fù)數(shù)模量G*逐漸增大，相位角δ逐漸減小，且車轍因子G*/sinδ逐漸增大，失效溫度也逐漸提高。SBS改性瀝青在熱氧環(huán)境下變硬變脆，路用性能的劣化與時(shí)間存在一定的規(guī)律性。

3 老化瀝青性能指標(biāo)與老化時(shí)間擬合關(guān)系

將模擬老化瀝青的性能指標(biāo)與老化時(shí)間關(guān)系進(jìn)行擬合，可將老化現(xiàn)象量化，有助于更準(zhǔn)確地發(fā)掘?yàn)r青的老化規(guī)律。研究表明，瀝青老化特性與老化時(shí)間存在非線性關(guān)系，在初期，瀝青老化速率大，在后期隨著時(shí)間的推移，瀝青老化速率逐漸放緩，最后達(dá)到平衡[11]。

3.1 常規(guī)性能指標(biāo)與老化時(shí)間擬合關(guān)系

取不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)繪成散點(diǎn)圖，并對每個(gè)性能指標(biāo)與老化時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，回歸公式類型主要為線性、多項(xiàng)式和指數(shù)函數(shù)形式，取3種回歸公式中相關(guān)系數(shù)最大的函數(shù)作為該指標(biāo)的回歸公式。

a.針入度。

瀝青針入度是各國道路研究工作者普遍認(rèn)可的瀝青物理性能評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，作為道路瀝青分級(jí)指標(biāo)，針入度指標(biāo)試驗(yàn)具有便捷性，且數(shù)據(jù)可靠，廣為道路研究工作者使用。一般來說稠度大、較硬的瀝青針入度較小，而稠度小、較軟的瀝青針入度較大。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的SBS改性瀝青針入度數(shù)據(jù)擬合結(jié)果見圖1。

圖1 25 ℃針入度隨老化時(shí)間的變化Figure 1 The change of needle penetration at 25 ℃ with aging time

由圖1可知，隨著TFOT老化時(shí)間的延長，SBS改性瀝青25 ℃針入度值不斷減小。0～18 h TFOT老化過程中，針入度值的降幅較大，說明熱氧老化在瀝青使用前期反應(yīng)劇烈程度相對于老化后期要大。雖然老化時(shí)間越長的SBS改性瀝青其材料性能不及老化時(shí)間短的SBS改性瀝青，但是變化幅度逐漸減小。并且，25 ℃針入度與TFOT老化時(shí)間關(guān)系的回歸公式為二次函數(shù)形式時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9885。

b.延度。

瀝青的延度可以反映其在一定溫度下抵抗拉伸破壞的能力，尤其是老化后瀝青的低溫延度與瀝青路面的使用性能有密切關(guān)系。有研究表明，當(dāng)老化后的低溫延度小于20 cm時(shí)，路面的開裂現(xiàn)象較多。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的5 ℃和15 ℃延度數(shù)據(jù)擬合結(jié)果見圖2和圖3。

圖2 5 ℃延度隨老化時(shí)間的變化Figure 2 The change of ductility at 5 ℃ with aging time

圖3 15 ℃延度隨老化時(shí)間的變化Figure 3 The change of ductility at 15 ℃ with aging time

由圖2和圖3可知，隨著TFOT老化時(shí)間的延長，SBS改性瀝青5 ℃和15 ℃延度值不斷減小。0～12 h TFOT老化過程中，延度值的降幅較大，說明熱氧老化在瀝青使用前期反應(yīng)劇烈程度相對于老化后期要大，與針入度試驗(yàn)結(jié)果一致。SBS改性瀝青路面在長期使用過程中，熱氧老化先急后緩，會(huì)經(jīng)歷一個(gè)材料性能劣化的緩沖期。但是，由圖可知，經(jīng)過TFOT老化30 h以上的SBS改性瀝青，其5 ℃延度均為脆斷，15 ℃延度值中，老化30 h以上的SBS改性瀝青延度也僅有12.8、10.4和7.7 cm，說明瀝青在老化后期嚴(yán)重變性，其延性隨著瀝青的老化大幅度降低，盡管瀝青的熱氧老化隨使用時(shí)間逐漸穩(wěn)定，但穩(wěn)定后的瀝青材料性質(zhì)已經(jīng)不具有瀝青優(yōu)良的路用性能。

由圖2可知，5 ℃延度與TFOT老化時(shí)間關(guān)系的回歸公式為二次項(xiàng)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9851。由圖3可知，15 ℃延度與TFOT老化時(shí)間關(guān)系的回歸公式為指數(shù)函數(shù)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到 0.9990。

c.軟化點(diǎn)。

軟化點(diǎn)表征瀝青的溫度穩(wěn)定性能，軟化點(diǎn)高說明瀝青的耐熱性能好，在熱環(huán)境中不容易軟化。瀝青的老化會(huì)導(dǎo)致軟化點(diǎn)的升高，但是由于SBS改性瀝青的SBS改性劑會(huì)隨著老化發(fā)生降解，降低老化瀝青的軟化點(diǎn)，而基質(zhì)瀝青老化又會(huì)使瀝青的軟化點(diǎn)升高，在SBS改性瀝青整個(gè)老化過程中，兩種老化機(jī)制相互作用，致使老化SBS改性瀝青軟化點(diǎn)變化出現(xiàn)波動(dòng)。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的軟化點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合曲線見圖4。

圖4 軟化點(diǎn)隨老化時(shí)間的變化Figure 4 The change of softening point with aging time

由圖4可知，正是由于SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)影響因素復(fù)雜，測試結(jié)果不穩(wěn)定，難以找到擬合精度高的軟化點(diǎn)與老化時(shí)間的關(guān)系公式。

d.135 ℃布氏粘度。

粘度是流體流變特性的一種量度，可以反映流體材料發(fā)生流動(dòng)變形時(shí)其內(nèi)部分子間摩擦阻力的大小。在SBS改性瀝青性能隨老化時(shí)間變化規(guī)律的研究中，135 ℃布氏粘度也可以作為參考。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的135 ℃布氏粘度數(shù)據(jù)擬合曲線見圖5。

圖5 135 ℃布氏黏度隨老化時(shí)間的變化Figure 5 The change of Brucelli viscosity at 135 ℃ with aging time

由圖5可知，SBS改性瀝青的135 ℃布氏粘度隨TFOT老化時(shí)間的延長而增大。這是因?yàn)樵跓嵫趵匣倪^程中，SBS改性瀝青發(fā)生氧化使分子質(zhì)量變大，加上SBS改性瀝青中輕質(zhì)組分的揮發(fā)，導(dǎo)致分子間缺乏潤滑而使SBS改性瀝青內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的阻力增大，老化后的SBS改性瀝青流動(dòng)性變差。并且，135 ℃布氏黏度與TFOT老化時(shí)間關(guān)系的回歸公式為二次項(xiàng)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9992。

3.2 高溫動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)與老化時(shí)間擬合關(guān)系

瀝青是粘彈性材料，SBS改性瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變指標(biāo)隨時(shí)間老化的過程能直觀反映不同老化程度的SBS改性瀝青流變性能的變化。取不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的高溫動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)數(shù)據(jù)繪成散點(diǎn)圖，并對高溫車轍因子、相位角和失效溫度與老化時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸公式類型主要為線性、多項(xiàng)式和指數(shù)函數(shù)關(guān)系，取三種公式中相關(guān)系數(shù)最大的函數(shù)作為該指標(biāo)的回歸公式。

a.高溫車轍因子G*/sinδ。

動(dòng)態(tài)剪切流變試驗(yàn)中的高溫車轍因子G*/sinδ能夠很好地反映瀝青的高溫穩(wěn)定性，高溫車轍因子越大說明該瀝青的抗車轍性能越差，高溫車轍因子可以用來表征瀝青老化路用性能。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ數(shù)據(jù)擬合曲線見圖6。由圖6可知，SBS改性瀝青64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ隨老化時(shí)間延長而呈現(xiàn)增大的趨勢。但是相對于常規(guī)性能指標(biāo)，SBS改性瀝青64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ略顯離散，這是由于SBS改性劑在基質(zhì)瀝青中隨著熱氧老化反應(yīng)發(fā)生裂解，使得SBS改性瀝青老化的過程更加復(fù)雜，但基質(zhì)瀝青的熱氧變化仍占主導(dǎo)，所以SBS改性瀝青的64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ隨老化時(shí)間總體呈增大的趨勢。有研究表明，瀝青的高溫車轍因子G*/sinδ與60 ℃黏度相關(guān)性良好，與其他指標(biāo)相比，瀝青的高溫車轍因子G*/sinδ與60 ℃粘度對瀝青內(nèi)部影響其黏度的因素更為敏感。

由圖6可知，64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ與TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的回歸公式為指數(shù)函數(shù)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9827。

圖6 64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ隨老化時(shí)間的變化Figure 6 The change of high temperature rutting factor G*/sinδ at 64 ℃ with aging time

b.相位角δ。

相位角δ可以反映瀝青在某個(gè)溫度條件下的粘彈性，道路研究者指出60～70 ℃溫度下瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變性能指標(biāo)能較好地反映夏季持續(xù)高溫狀態(tài)下瀝青的路用性能，所以64 ℃相位角δ既能表征64 ℃狀態(tài)下瀝青的粘彈性，又能表征瀝青的高溫穩(wěn)定性。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的64 ℃相位角δ數(shù)據(jù)擬合曲線見圖7。

由圖7可知，SBS改性瀝青64 ℃相位角δ隨老化時(shí)間的延長而減小。64 ℃相位角δ與TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的回歸公式為指數(shù)函數(shù)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9930。

圖7 64 ℃相位角δ隨老化時(shí)間的變化Figure 7 The change of phase angle δ at 64 ℃ with aging time

c.失效溫度。

美國戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃SHRP使用G*/sinδ來評(píng)價(jià)瀝青的抗高溫車轍性，在對瀝青進(jìn)行PG分級(jí)時(shí)，要求原樣瀝青的G*/sinδ不小于1 kPa，而G*/sinδ等于1 kPa所對應(yīng)的溫度即為該瀝青的高溫失效溫度。不同TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的高溫失效溫度數(shù)據(jù)擬合曲線見圖8。

圖8 失效溫度隨老化時(shí)間的變化Figure 8 The change of failure temperature with aging time

由圖8可知，SBS改性瀝青的失效溫度隨TFOT老化時(shí)間延長而增大，說明老化現(xiàn)象導(dǎo)致SBS改性瀝青抗變形能力增強(qiáng)，SBS改性瀝青材料的粘彈性發(fā)生變化，SBS改性瀝青的粘彈性由以粘性特征為主轉(zhuǎn)化為彈性特征為主，與上述PG分級(jí)指標(biāo)變化一致。并且，高溫失效溫度與TFOT老化時(shí)間對應(yīng)的回歸公式為二次項(xiàng)時(shí)，其相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.9739。

4 SBS改性瀝青模擬老化方法探討

前一節(jié)分別對經(jīng)歷不同時(shí)間TFOT老化的SBS改性瀝青分別進(jìn)行了常規(guī)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)剪切流變指標(biāo)的評(píng)價(jià)分析，并提出了各指標(biāo)與老化時(shí)間的擬合公式。按相關(guān)系數(shù)最大所選擇的各指標(biāo)擬合公式匯總見表4。

由表4可知，各指標(biāo)擬合公式相關(guān)系數(shù)大小排序?yàn)椋?35 ℃黏度>15 ℃延度>64 ℃相位角δ>25 ℃針入度>5 ℃延度>64 ℃高溫車轍因子G*/sinδ>失效溫度>軟化點(diǎn)。事實(shí)上，除了軟化點(diǎn)之外，其它指標(biāo)均與老化時(shí)間具有很好的擬合關(guān)系。

表4 模擬老化SBS改性瀝青各性能指標(biāo)擬合公式匯總Table 4 Summary of fitting formula of performance index for simulated aging SBS modified asphalt瀝青指標(biāo)公式相關(guān)系數(shù)回收瀝青性能指標(biāo)對應(yīng)回收瀝青性能指標(biāo)值的老化時(shí)間/h25 ℃針入度/0.1 mmy=-0.002 7 x2 -0.654 5 x+49.228 5R2=0.988 524.033.7 5 ℃延度/cmY=0.011 5 x2-1.160 7 x+28.794 6R2=0.985 115 ℃延度/cmy=108.637 4 e-0.059 6 xR2=0.999 013.934.5軟化點(diǎn)/℃y=-0.000 4 x3+0.040 2 x2-1.087 9 x+77.834 3R2=0.703 671.834.2135 ℃黏度/(Pa·s)Y=-0.000 1 x2+0.021 4 x+2.002 9R2=0.999 22.6334.864 ℃ (G?/sinδ)/kPay=3.826 2 e0.038 1 xR2=0.982 711.8229.864 ℃相位角δ/(°)y=69.077 2 e-0.007 1 xR2=0.993 057.924.7失效溫度/℃Y=0.006 0 x2+0.366 4 x+74.171 9R2=0.973 989.728.9

由空白抽提標(biāo)定試驗(yàn)可知，針入度的穩(wěn)定性優(yōu)于其他瀝青指標(biāo)。所以針入度是評(píng)價(jià)SBS改性瀝青老化程度的首選指標(biāo)。由于瀝青老化較為嚴(yán)重時(shí)5 ℃延度為脆斷狀態(tài)，而軟化點(diǎn)與老化時(shí)間規(guī)律不明顯，因此在利用老化瀝青性能指標(biāo)與老化時(shí)間關(guān)系來模擬制備與現(xiàn)場老化瀝青性能一致的老化瀝青時(shí)，不考慮這兩個(gè)指標(biāo)與老化時(shí)間的擬合關(guān)系。另外相位角δ雖能反映瀝青的粘彈性能變化情況，但必須與復(fù)數(shù)模量同時(shí)考慮才能準(zhǔn)確地反映瀝青的高溫性能。

通過以上分析，在計(jì)算室內(nèi)TFOT老化模擬抽提舊瀝青的老化時(shí)間主要考慮以下幾個(gè)指標(biāo)：針入度、15 ℃延度、135 ℃粘度、失效溫度、64 ℃車轍因子。通過將抽提舊瀝青的指標(biāo)(如表5、表6所示)代入上述指標(biāo)與老化時(shí)間的擬合公式，求出對應(yīng)的老化時(shí)間，結(jié)果見表5對所求得的5個(gè)老化時(shí)間取均值為32.3 h，現(xiàn)取模擬老化時(shí)間為32h。

為了檢驗(yàn)基于上述5個(gè)指標(biāo)與老化時(shí)間擬合公式所確定的TFOT模擬老化時(shí)間制備的老化瀝青能否模擬回收的舊SBS改性瀝青，對TFOT老化32 h的SBS改性瀝青進(jìn)行了上述各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測，結(jié)果見表5、表6。

由表5和表6可知，模擬老化瀝青的軟化點(diǎn)、粘度指標(biāo)高于回收舊瀝青的指標(biāo)，針入度、延度和高溫動(dòng)態(tài)剪切流變指標(biāo)稍低于抽提瀝青的測試值。因?yàn)槌樘崤f瀝青是經(jīng)過三氯乙烯溶劑溶解后再蒸發(fā)濃縮后獲得的，三氯乙烯的殘留會(huì)對瀝青指標(biāo)造成一定的影響，所以抽提舊瀝青的性能指標(biāo)與TFOT老化瀝青性能指標(biāo)有差異?？傊?，TFOT模擬老化32 h的SBS改性瀝青能很好地模擬抽提回收舊SBS

表5 模擬老化瀝青與回收舊瀝青的常規(guī)性能指標(biāo)對比Table 5 Comparison of conventional performance indexes be-tween simulated aging asphalt and recycled old as-phalt瀝青類型25 ℃針入度/0.1 mm5 ℃延度/cm15 ℃延度/cm軟化點(diǎn)/℃135 ℃黏度/(Pa·s)回收舊瀝青26.014.770.52.59模擬老化瀝青24.013.971.82.63

表6 模擬老化瀝青與回收舊瀝青的動(dòng)態(tài)剪切流變試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比Table 6 Comparison of dynamic shear rheology test data be-tween simulated aging asphalt and recycled old as-phalt瀝青類型溫度/℃G?/kPaδ/(°)(G?/sinδ)/kPa失效溫度/℃6410.0157.911.82705.7961.16.62回收舊瀝青763.3462.43.7789.7821.85652.04881.0568.71.13940.6470.10.68647.85 53.8 9.73 705.55 51.2 6.33 模擬舊瀝青763.39 54.0 3.77 89.6 821.84 56.8 2.00 880.95 59.5 1.02 940.78 62.2 0.82

改性瀝青的技術(shù)性能。

5 結(jié)論

a.由不同TFOT老化時(shí)間制備的老化瀝青的性能試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著老化時(shí)間的延長，SBS改性瀝青和其他瀝青一樣出現(xiàn)了針入度下降、延度減小、粘度增大的變化。軟化點(diǎn)變化異常，主要是SBS改性劑影響的結(jié)果。而高溫抗車轍因子顯著增大，瀝青流動(dòng)性能降低，高溫性能增強(qiáng)。

b.回歸擬合了老化瀝青性能指標(biāo)與老化時(shí)間的關(guān)系，多數(shù)指標(biāo)與老化時(shí)間相關(guān)性良好。由于SBS改性瀝青在老化時(shí)，軟化點(diǎn)受到SBS改性劑分解的影響，呈現(xiàn)不規(guī)律的變化狀態(tài)。而相位角δ必須與復(fù)數(shù)模量同時(shí)考慮才能準(zhǔn)確地反映瀝青的高溫性能。因此在利用室內(nèi)TFOT老化試驗(yàn)確定模擬抽提回收舊瀝青的老化時(shí)間時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)指標(biāo)：針入度、15 ℃延度、135 ℃粘度、失效溫度、64 ℃車轍因子。由此確定了基于TFOT的SBS模擬老化試驗(yàn)方法。

c.對SBS改性瀝青性能指標(biāo)與老化時(shí)間關(guān)系的擬合公式的合理性進(jìn)行了復(fù)核試驗(yàn)。結(jié)果表明，室內(nèi)模擬老化瀝青與抽提回收舊瀝青的性能指標(biāo)較為吻合，說明模擬老化瀝青能夠反映抽提回收舊瀝青性能。