路面沥青老化程度的影响因素分析

2018-03-28宋飞云

四川水泥 2018年5期

宋飞云

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁 530011)

在我国的社会发展过程中，沥青道路发挥着重要作用，但同时也带来许多问题。由于我国国土疆域广大，道路网建设比较成熟，对沥青路面的应用更为广泛，但是沥青路面由于使用年限短的特点，其真实寿命保持在15年左右，一些废弃的路面沥青材料不仅浪费了巨大的建设资源，而且还带来严重的环境污染，因此对路面沥青老化问题进行更加深入的分析变得十分必要，对发展新技术延缓沥青老化也能提供理论上的参考。

1 路面沥青的老化原理

1.1 老化原理

沥青材料的老化从沥青被生产出来就一直存在，经过短时间的贮存、运输和道路施工使用的过程中，在空气暴露的时间太长，再加上一些不可避免的自然环境因素，会使得沥青发生相关的物理化学反应，如沥青的挥发、氧化和聚合，造成沥青内部成分或结构发生变化，从而导致沥青的特性相应的发生改变，性能降低不能满足路面行车需要，造成资源不能有效利用，因此国内外专家学者一直对沥青的老化问题进行研究和探讨。

1.2 老化阶段

沥青的老化不是一蹴而就的，而是经过比较漫长的过程和阶段，但具体阶段主要分为三个，第一个阶段是在沥青运输、储存和热加工过程中的老化，第二个阶段是沥青在进行搅拌处理和施工过程中的氧化，第三个阶段是沥青在路面投入使用过程中的老化。

沥青在运输、储存和加热过程中的老化也叫作临时老化，这是由于沥青在加热的条件下，沥青的部分油分会有挥发现象，这就会造成沥青的物理性质发生变化，可能会出现沥青本身的硬化和脆化现象，此外，由于沥青的加热和储存难免会接触到空气，可能会使得沥青发生氧化反应，改变化学性质。

沥青在加热搅拌和施工过程中的老化也被叫做热老化，这是因为暴露在空气中的沥青搅拌温度太高，导致发生氧化现象和挥发现象，沥青也就因此发生老化现象，而且这个老化程度是随着搅拌时间和加热温度的增长而增长的。

沥青在路面长期使用过程中的老化也被称为长期老化，沥青因为被铺在路面上，长期暴露在太阳直晒，雨水冲刷等自然环境当中，会发生缓慢的物理化学变化，导致沥青性质变化而慢慢老化，可能会出现路面沥青干裂和缺损的情况，影响路面沥青的承载性能[1]。

2 路面老化沥青的回收

2.1 路面沥青回收过程

现阶段对于路面沥青老化程度的研究，需要从老化路面上提取相关的老化沥青样本进行深入分析。首先要从合适的路面沥青提取样本，再经过科学的分离手段将纯沥青从路面混合物中提取出来，这个过程可以采用三氯乙烯等有机溶剂，然后在溶液中分离出沥青并对其有关指数进行分析处理，最后将提取的沥青样本与沥青原液进行数据比对，从而准确的确定沥青的老化程度。[2]

2.2 路面沥青回收方法和相关问题

利用三氯乙烯等化学试剂对沥青进行处理具体来讲有两种方法，包括回流抽取法和离心抽取法，在经过相关人员的大量实验验证，认为离心抽取沥青样本的方法比回流提取样本的效果更好，这是因为离心抽取样本的操作不需要经过加热，直接采用冷溶剂进行沥青的分离，避免过度加热会进一步改变沥青的老化程度，对实验结果产生影响。另外在沥青的提取回收过程中使用化学溶剂可能会残留部分杂质，造成检测结果的不准确，因此在沥青提取过程中一定要对残留物质进行处理，才能更好的表现出沥青的性能[3]。

3 路面沥青老化程度影响因素分析

3.1 路面沥青使用年限对老化程度的影响

沥青路面的寿命是固定的的，因此沥青的老华程度和路面使用年限具有直接的关联，国外某机构做过对比实验，在已经服务年限5年和7年的沥青路面上不同深度上提取了沥青混合物样本，在进行纯沥青的回收后对沥青的各项指标进行科学的检验，在对实验结果进行对比时发现，不同深度且年限不同的路面沥青老化程度存在明显差异，在同一深度水平上，已经服务7年的沥青样本比服务5年沥青样本的软化点高且针入度小，实验结果表明，路面沥青使用年限越长，其老化程度也就越高，使用年限和老化程度成正比例关系。

国内对路面沥青使用年限和老化程度的关系也做了系统分析实验，路面沥青的使用年限越长，沥青内成分发生各种物理化学变化，使得沥青老化变得又硬又脆，不能满足路面交通需要，在对国内城市道路不同使用年限的公路进行分别取样分析后，可以得出，时间的变化会使得路面沥青的延度、软化点、针入度和粘度发生不同程度的变化，其中延度和针入度随着使用年限提高不断减少，软化点和粘度却呈现逐年增大的趋势，这就充分表明了沥青使用年限的增加影响沥青老化程度[4]。

3.2 路面沥青深度的不同对老化程度造成差异

我国有关研究部门通过对使用年限为 7年的沥青路面进行不同深度的取样，经过沥青回收处理后对沥青进行相关数据分析，并且和新沥青进行指标性质上的各项比对，结果表现为，样本沥青的针入度和延度整体上表现明显，并且延度的变化程度比软化点要大的多，经过误差分析得出可能是由于沥青回收过程中有机溶液的残留或者矿粉的残留造成了数据的误差，影响了性质表现出的规律性。

从其他图表上分析得出，随着取样层由上到下的分布，样本沥青的针入度整体上升趋势明显，但是延度的变化规律不确定，没有明显的规律性，中间层面的样本沥青延度水平比其他层面都要低，出现这种现象说明中间层的沥青可能受到较大的压力和温度影响，老化程度比较严重。不同深度的沥青样本在软化点的性质上呈现下降趋势，到最后一层又显著增大，这可能是因为表层的沥青样本长时间与空气接触，发生性质变化导致老化程度最高，软化点最大，而在最底层的沥青与地基基层接触，成分上可能发生某种交换现象，所以软化程度相对来说较高，老化程度较高[5]。

3.3 空隙率对路面沥青老化程度的影响

路面沥青的老化主要体现在路面施工和长时间使用这一阶段，由于沥青长时间与空气发生接触并且受到强烈的紫外线照射，发生了化学反应导致沥青的老化。当进行路面施工时应用的沥青混合材料空隙率很大时，这就意味着沥青暴露在空气中的面积在增大，被紫外线照射的面积增大，在这种情况下更容易造成沥青的老化，经过大量的试验研究发现，当沥青混合材料的空隙率小于5%时，路面沥青的老化就不会很严重，当沥青混合物材料的空隙率大于7%时，就会加快路面沥青的老化，尤其是当混合材料的空隙率在 7%-13%的水平时，就会发生路面渗水现象，使沥青老化更为严重。通过以上分析我们不难得出以下相关结论，路面混合材料的空隙率越大，路面沥青的老化程度就越为严重，混合空隙率和沥青老化程度成正比例关系，要想减轻沥青老化程度就要从减小空隙率入手[6]。