路面瀝青老化程度的影響因素分析

宋飛云

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司， 廣西 南寧 530011)

在我國的社會(huì)發(fā)展過程中，瀝青道路發(fā)揮著重要作用，但同時(shí)也帶來許多問題。由于我國國土疆域廣大，道路網(wǎng)建設(shè)比較成熟，對(duì)瀝青路面的應(yīng)用更為廣泛，但是瀝青路面由于使用年限短的特點(diǎn)，其真實(shí)壽命保持在15年左右，一些廢棄的路面瀝青材料不僅浪費(fèi)了巨大的建設(shè)資源，而且還帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對(duì)路面瀝青老化問題進(jìn)行更加深入的分析變得十分必要，對(duì)發(fā)展新技術(shù)延緩瀝青老化也能提供理論上的參考。

1 路面瀝青的老化原理

1.1 老化原理

瀝青材料的老化從瀝青被生產(chǎn)出來就一直存在，經(jīng)過短時(shí)間的貯存、運(yùn)輸和道路施工使用的過程中，在空氣暴露的時(shí)間太長，再加上一些不可避免的自然環(huán)境因素，會(huì)使得瀝青發(fā)生相關(guān)的物理化學(xué)反應(yīng)，如瀝青的揮發(fā)、氧化和聚合，造成瀝青內(nèi)部成分或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致瀝青的特性相應(yīng)的發(fā)生改變，性能降低不能滿足路面行車需要，造成資源不能有效利用，因此國內(nèi)外專家學(xué)者一直對(duì)瀝青的老化問題進(jìn)行研究和探討。

1.2 老化階段

瀝青的老化不是一蹴而就的，而是經(jīng)過比較漫長的過程和階段，但具體階段主要分為三個(gè)，第一個(gè)階段是在瀝青運(yùn)輸、儲(chǔ)存和熱加工過程中的老化，第二個(gè)階段是瀝青在進(jìn)行攪拌處理和施工過程中的氧化，第三個(gè)階段是瀝青在路面投入使用過程中的老化。

瀝青在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加熱過程中的老化也叫作臨時(shí)老化，這是由于瀝青在加熱的條件下，瀝青的部分油分會(huì)有揮發(fā)現(xiàn)象，這就會(huì)造成瀝青的物理性質(zhì)發(fā)生變化，可能會(huì)出現(xiàn)瀝青本身的硬化和脆化現(xiàn)象，此外，由于瀝青的加熱和儲(chǔ)存難免會(huì)接觸到空氣，可能會(huì)使得瀝青發(fā)生氧化反應(yīng)，改變化學(xué)性質(zhì)。

瀝青在加熱攪拌和施工過程中的老化也被叫做熱老化，這是因?yàn)楸┞对诳諝庵械臑r青攪拌溫度太高，導(dǎo)致發(fā)生氧化現(xiàn)象和揮發(fā)現(xiàn)象，瀝青也就因此發(fā)生老化現(xiàn)象，而且這個(gè)老化程度是隨著攪拌時(shí)間和加熱溫度的增長而增長的。

瀝青在路面長期使用過程中的老化也被稱為長期老化，瀝青因?yàn)楸讳佋诼访嫔希L期暴露在太陽直曬，雨水沖刷等自然環(huán)境當(dāng)中，會(huì)發(fā)生緩慢的物理化學(xué)變化，導(dǎo)致瀝青性質(zhì)變化而慢慢老化，可能會(huì)出現(xiàn)路面瀝青干裂和缺損的情況，影響路面瀝青的承載性能[1]。

2 路面老化瀝青的回收

2.1 路面瀝青回收過程

現(xiàn)階段對(duì)于路面瀝青老化程度的研究，需要從老化路面上提取相關(guān)的老化瀝青樣本進(jìn)行深入分析。首先要從合適的路面瀝青提取樣本，再經(jīng)過科學(xué)的分離手段將純?yōu)r青從路面混合物中提取出來，這個(gè)過程可以采用三氯乙烯等有機(jī)溶劑，然后在溶液中分離出瀝青并對(duì)其有關(guān)指數(shù)進(jìn)行分析處理，最后將提取的瀝青樣本與瀝青原液進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，從而準(zhǔn)確的確定瀝青的老化程度。[2]

2.2 路面瀝青回收方法和相關(guān)問題

利用三氯乙烯等化學(xué)試劑對(duì)瀝青進(jìn)行處理具體來講有兩種方法，包括回流抽取法和離心抽取法，在經(jīng)過相關(guān)人員的大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，認(rèn)為離心抽取瀝青樣本的方法比回流提取樣本的效果更好，這是因?yàn)殡x心抽取樣本的操作不需要經(jīng)過加熱，直接采用冷溶劑進(jìn)行瀝青的分離，避免過度加熱會(huì)進(jìn)一步改變?yōu)r青的老化程度，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。另外在瀝青的提取回收過程中使用化學(xué)溶劑可能會(huì)殘留部分雜質(zhì)，造成檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確，因此在瀝青提取過程中一定要對(duì)殘留物質(zhì)進(jìn)行處理，才能更好的表現(xiàn)出瀝青的性能[3]。

3 路面瀝青老化程度影響因素分析

3.1 路面瀝青使用年限對(duì)老化程度的影響

瀝青路面的壽命是固定的的，因此瀝青的老華程度和路面使用年限具有直接的關(guān)聯(lián)，國外某機(jī)構(gòu)做過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在已經(jīng)服務(wù)年限5年和7年的瀝青路面上不同深度上提取了瀝青混合物樣本，在進(jìn)行純?yōu)r青的回收后對(duì)瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的檢驗(yàn)，在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同深度且年限不同的路面瀝青老化程度存在明顯差異，在同一深度水平上，已經(jīng)服務(wù)7年的瀝青樣本比服務(wù)5年瀝青樣本的軟化點(diǎn)高且針入度小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，路面瀝青使用年限越長，其老化程度也就越高，使用年限和老化程度成正比例關(guān)系。

國內(nèi)對(duì)路面瀝青使用年限和老化程度的關(guān)系也做了系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)，路面瀝青的使用年限越長，瀝青內(nèi)成分發(fā)生各種物理化學(xué)變化，使得瀝青老化變得又硬又脆，不能滿足路面交通需要，在對(duì)國內(nèi)城市道路不同使用年限的公路進(jìn)行分別取樣分析后，可以得出，時(shí)間的變化會(huì)使得路面瀝青的延度、軟化點(diǎn)、針入度和粘度發(fā)生不同程度的變化，其中延度和針入度隨著使用年限提高不斷減少，軟化點(diǎn)和粘度卻呈現(xiàn)逐年增大的趨勢(shì)，這就充分表明了瀝青使用年限的增加影響瀝青老化程度[4]。

3.2 路面瀝青深度的不同對(duì)老化程度造成差異

我國有關(guān)研究部門通過對(duì)使用年限為 7年的瀝青路面進(jìn)行不同深度的取樣，經(jīng)過瀝青回收處理后對(duì)瀝青進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，并且和新瀝青進(jìn)行指標(biāo)性質(zhì)上的各項(xiàng)比對(duì)，結(jié)果表現(xiàn)為，樣本瀝青的針入度和延度整體上表現(xiàn)明顯，并且延度的變化程度比軟化點(diǎn)要大的多，經(jīng)過誤差分析得出可能是由于瀝青回收過程中有機(jī)溶液的殘留或者礦粉的殘留造成了數(shù)據(jù)的誤差，影響了性質(zhì)表現(xiàn)出的規(guī)律性。

從其他圖表上分析得出，隨著取樣層由上到下的分布，樣本瀝青的針入度整體上升趨勢(shì)明顯，但是延度的變化規(guī)律不確定，沒有明顯的規(guī)律性，中間層面的樣本瀝青延度水平比其他層面都要低，出現(xiàn)這種現(xiàn)象說明中間層的瀝青可能受到較大的壓力和溫度影響，老化程度比較嚴(yán)重。不同深度的瀝青樣本在軟化點(diǎn)的性質(zhì)上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，到最后一層又顯著增大，這可能是因?yàn)楸韺拥臑r青樣本長時(shí)間與空氣接觸，發(fā)生性質(zhì)變化導(dǎo)致老化程度最高，軟化點(diǎn)最大，而在最底層的瀝青與地基基層接觸，成分上可能發(fā)生某種交換現(xiàn)象，所以軟化程度相對(duì)來說較高，老化程度較高[5]。

3.3 空隙率對(duì)路面瀝青老化程度的影響

路面瀝青的老化主要體現(xiàn)在路面施工和長時(shí)間使用這一階段，由于瀝青長時(shí)間與空氣發(fā)生接觸并且受到強(qiáng)烈的紫外線照射，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致瀝青的老化。當(dāng)進(jìn)行路面施工時(shí)應(yīng)用的瀝青混合材料空隙率很大時(shí)，這就意味著瀝青暴露在空氣中的面積在增大，被紫外線照射的面積增大，在這種情況下更容易造成瀝青的老化，經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)瀝青混合材料的空隙率小于5%時(shí)，路面瀝青的老化就不會(huì)很嚴(yán)重，當(dāng)瀝青混合物材料的空隙率大于7%時(shí)，就會(huì)加快路面瀝青的老化，尤其是當(dāng)混合材料的空隙率在 7%-13%的水平時(shí)，就會(huì)發(fā)生路面滲水現(xiàn)象，使瀝青老化更為嚴(yán)重。通過以上分析我們不難得出以下相關(guān)結(jié)論，路面混合材料的空隙率越大，路面瀝青的老化程度就越為嚴(yán)重，混合空隙率和瀝青老化程度成正比例關(guān)系，要想減輕瀝青老化程度就要從減小空隙率入手[6]。

4 總結(jié)

我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開道路的建設(shè)，道路的建設(shè)主要依靠瀝青材料的科學(xué)使用，然而路面瀝青老化問題成為導(dǎo)致道路損壞的重要因素，影響了道路的交通性能，造成人們出行的不便，這就需要有關(guān)部門對(duì)路面瀝青老化因素進(jìn)行更深層次的探究分析，針對(duì)具體影響因素采取相應(yīng)的解決措施，減輕路面瀝青老化嚴(yán)重的狀況。

[1]曾杰.高速公路瀝青路面老化瀝青的頻率敏感性研究[J].中外公路,2017,37(06):81-83.

[2]程耀飛.瀝青路面老化的試驗(yàn)研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2017,34(08):89-93.

[3]臧芝樹,蔡燕霞.模擬瀝青老化全過程及老化特性研究[J].路基工程,2017(03):129-132

[4]葉奮,韋特,王舒穎.瀝青路面銑刨料表面瀝青分層老化規(guī)律研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2017,34(03):40-45.

[5]應(yīng)徐昌. 回收瀝青混合料溫拌再生機(jī)理及路用性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2017.

[6]葛曉杰,烏蘭,張國宏,李曉民.路面長期老化瀝青性能研究[J].廣東化工,2017,44(07):29-30.