林榮團(tuán) 黃富斌

作者簡(jiǎn)介：

林榮團(tuán)（1985—），工程師，碩士研究生，研究方向：道路工程。

文章采用薄膜烘箱老化試驗(yàn)，通過測(cè)試再生SBS改性瀝青和新SBS改性瀝青不同老化時(shí)間后的旋轉(zhuǎn)黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度，對(duì)兩種瀝青的老化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并從老化規(guī)律、老化速度等方面對(duì)比分析了兩種瀝青不同指標(biāo)間的老化差異性。結(jié)果表明：新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的差異性隨老化時(shí)間增加而降低，再生瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青;兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)的老化速度存在較明顯的差異，其差異性大小關(guān)系為：延度>旋轉(zhuǎn)黏度>針入度>軟化點(diǎn)。

道路工程;再生瀝青;老化速度;歐幾里得距離

U416.217A110364

0 引言

瀝青路面再生技術(shù)是將老化后的瀝青路面材料破碎、篩分后，加入一定比例的新集料和新瀝青，經(jīng)過重新拌和、攤鋪、碾壓成型路面結(jié)構(gòu)的技術(shù)，在我國(guó)路面養(yǎng)護(hù)中廣泛使用[1-3]。然而，再生瀝青路面在使用一定年限后，作為膠結(jié)料的再生瀝青將在溫度和光照的作用下再次發(fā)生老化，且這種老化在瀝青上面層最為顯著。而我國(guó)高等級(jí)瀝青路面上面層較多采用SBS改性瀝青混合料進(jìn)行鋪筑，這就使對(duì)再生SBS改性瀝青的抗老化性能的評(píng)價(jià)和研究尤顯重要。一直以來，國(guó)內(nèi)外道路工作者對(duì)瀝青老化性能和再生瀝青路面均表現(xiàn)出極大的關(guān)注，并對(duì)此展開了大量的研究和探索，取得了很多重要的研究成果[4-7]，但對(duì)再生SBS改性瀝青的老化性能的研究則相對(duì)較少。王沖等對(duì)再生SBS改性瀝青混合料進(jìn)行了二次老化，通過路用性能指標(biāo)對(duì)再生SBS改性瀝青的抗老化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)[8]。甘新立等通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)采用不同再生方式進(jìn)行再生的再生SBS改性瀝青技術(shù)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比，并認(rèn)為摻加新SBS改性瀝青再生后的SBS改性性能更為優(yōu)良[9]。然而，這些研究均未能對(duì)比出再生SBS改性瀝青與新SBS改性瀝青在老化性能的差異性。

本文采用薄膜烘箱老化試驗(yàn)對(duì)再生SBS改性瀝青和新SBS改性瀝青進(jìn)行了不同時(shí)間的老化，并測(cè)試了兩種瀝青不同老化時(shí)間后的旋轉(zhuǎn)黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度，對(duì)兩種瀝青的老化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià);定義了老化速度指數(shù)并對(duì)兩種瀝青的老化速度進(jìn)行了表征和評(píng)價(jià);采用歐幾里得距離對(duì)兩種瀝青不同指標(biāo)間老化速度的差異性進(jìn)行了計(jì)算分析。

1 原材料及性能

試驗(yàn)用新SBS改性瀝青為SBS I-C改性瀝青，再生SBS改性瀝青通過將成品SBS I-C改性瀝青實(shí)驗(yàn)室PAV老化后再添加10%質(zhì)量比的再生劑得到。新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的其各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。再生劑指標(biāo)如表2所示。

從表1可以看出，SBS改性瀝青PAV老化后各項(xiàng)指標(biāo)均嚴(yán)重下降，而經(jīng)再生劑再生后，各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了不同程度的恢復(fù)，其中黏度、針入度、軟化點(diǎn)指標(biāo)均能恢復(fù)至滿足規(guī)范要求，而延度指標(biāo)雖然得到一定程度的恢復(fù)，但仍不能滿足施工規(guī)范中新SBS I-C改性瀝青的技術(shù)要求。

2 老化差異性分析

2.1 老化規(guī)律

采用薄膜烘箱試驗(yàn)分別對(duì)新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青進(jìn)行不同時(shí)間的老化，老化溫度為163 ℃，每隔120 min測(cè)定兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點(diǎn)和黏度指標(biāo)，結(jié)果如表3所示。

采用指數(shù)函數(shù)分別對(duì)旋轉(zhuǎn)黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)進(jìn)行擬合，結(jié)果如下頁(yè)圖1所示。

從表3和圖1可以看出，新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)隨老化時(shí)間的增加均呈現(xiàn)衰減的規(guī)律。當(dāng)采用指數(shù)函數(shù)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行擬合時(shí)，黏度、針入度、軟化點(diǎn)指標(biāo)均呈現(xiàn)較好的相關(guān)性，其復(fù)相關(guān)性系數(shù)均在0.97以上，但延度的擬合相關(guān)性并不高，不到0.85。在720 min的老化時(shí)間內(nèi)，黏度、針入度和軟化點(diǎn)指標(biāo)均出現(xiàn)持續(xù)性的升高或降低，而延度值在老化360 min后即出現(xiàn)減緩，且維持在一個(gè)較低的水平，表明延度指標(biāo)受老化的影響更為顯著。此外，兩種瀝青的老化前指標(biāo)存在差異，但老化后的差異減小。

2.2 再生SBS改性瀝青與新SBS改性瀝青老化速度對(duì)比

由于初始時(shí)刻兩種瀝青技術(shù)指標(biāo)并不一致，僅從老化后指標(biāo)上難以評(píng)價(jià)兩種瀝青抗老化的能力。因此，本文以各老化時(shí)刻指標(biāo)與上一時(shí)刻指標(biāo)的差值絕對(duì)值的百分率來評(píng)價(jià)兩種瀝青的抗老化能力，并將之定義為老化速度指數(shù)ri，如式（1）所示，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

ri=100*|Pi-Pi-1Pi-1|（i=2，3，4，L，n）? （1）

式中：Pi——老化時(shí)間i對(duì)應(yīng)的瀝青技術(shù)指標(biāo)。

從表4可以看出，在老化初期和老化末期，再生SBS改性瀝青的老化速度指數(shù)均大于新SBS改性瀝青，表明再生SBS改性瀝青在老化初期的較短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生明顯老化，老化速度快于新SBS改性瀝青。此后，新SBS改性瀝青老化速度加快，老化速度超過再生SBS改性瀝青，而在老化末期，新SBS改性瀝青的老化速度再次降低，重新低于再生SBS改性瀝青。相對(duì)于新SBS改性瀝青，再生SBS改性瀝青的老化速度則一直保持在一個(gè)較高的程度上，即再生SBS改性瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青。

2.3 各指標(biāo)老化速度差異性分析

新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青在不同時(shí)刻的老化速度指數(shù)都在一定程度上反映了兩者老化速度的差異性，而從單一時(shí)刻的老化速度指數(shù)對(duì)兩者老化速度的差異性進(jìn)行評(píng)價(jià)都具有片面性。因此，本文采用歐幾里得距離對(duì)新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的老化速度的差異性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在數(shù)學(xué)中，歐幾里得距離是一個(gè)通常采用的距離定義，它是在m維空間中兩個(gè)點(diǎn)之間的真實(shí)距離。本文將不同時(shí)刻看作不同維度，而兩種瀝青在不同維度的老化速度共同反映了其老化速度情況，則新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的老化速度指數(shù)在黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)上的歐幾里得距離D可采用式（2）進(jìn)行計(jì)算[10]。計(jì)算結(jié)果如表5所示。

D=∑ni=1（rni-rri）2（2）

式中：rni——新SBS改性瀝青老化速度指數(shù);

rri——再生SBS改性瀝青老化速度指數(shù)。

從表5可以看出，新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青的黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)的老化速度的差異性并不一致。從歐幾里得距離上看，兩種瀝青老化速度差異性大小關(guān)系為：延度>旋轉(zhuǎn)黏度>針入度>軟化點(diǎn)，這表明再生SBS改性瀝青的延度衰減速度與新SBS改性瀝青差異最大，旋轉(zhuǎn)黏度和針入度依次次之，軟化點(diǎn)最小。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）摻加再生劑后，老化SBS改性瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了不同程度的再生恢復(fù)，其中黏度、針入度和軟化點(diǎn)指標(biāo)可以恢復(fù)至滿足新SBS改性瀝青技術(shù)要求，但延度指標(biāo)仍不能滿足新SBS的技術(shù)要求。

（2）新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的差異性隨老化時(shí)間增加而降低。

（3）定義了老化速度指數(shù)對(duì)瀝青的老化速度進(jìn)行評(píng)價(jià)，且新SBS改性瀝青的老化速度存在初期相對(duì)較小，之后增加，而老化末期再次降低的特點(diǎn)，而再生SBS改性瀝青的總體抗老化能力低于新SBS改性瀝青。

（4）可采用歐幾里得距離評(píng)價(jià)新SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青各項(xiàng)指標(biāo)老化速度的差異性，且計(jì)算結(jié)果表明兩種瀝青的黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標(biāo)的老化速度存在較明顯的差異，其差異性大小關(guān)系為：延度>旋轉(zhuǎn)黏度>針入度>軟化點(diǎn)。

[1]拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]于 玲，刁家棟，楊彥海，等.瀝青路面廠拌熱再生技術(shù)的使用性能評(píng)價(jià)與研究[J].中外公路，2014，34（2）：263-268.

[3]聶憶華，康彥晶，劉 蘋.舊瀝青路面廠拌熱再生利用經(jīng)濟(jì)效益分析模型研究[J].公路工程，2013，38（4）：120-123.

[4]況棟梁，王志群，陳華鑫.復(fù)合再生劑對(duì)老化SBS改性瀝青性能和結(jié)構(gòu)的影響研究[J].中外公路，2014，34（4）：289-293.

[5]陳靜云，邱隆亮.SBS改性瀝青老化與再生機(jī)理的紅外光譜[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，28（5）：859-864.

[6]陳華鑫，陳拴發(fā)，王秉綱.基質(zhì)瀝青老化行為與老化機(jī)理[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，39（2）：125-130.

[7]紀(jì)小平，侯月琴，許 輝，等.基于動(dòng)態(tài)老化方程的瀝青抗老化性能對(duì)比研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2013，16（2）：365-369.

[8]王 沖，徐世法，季 節(jié)，等.再生SBS改性瀝青混合料再度老化性能的研究[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（3）：20-23.

[9]甘新立，鄭南翔，劉 羽.不同再生方式的再生SBS改性瀝青老化性能研究[J].公路工程，2014，39（5）：47-49.

[10]卡爾伯格，姚 軍.決策分析：以Excel為分析工具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.