光、热耦合老化对SBS改性沥青粘度影响研究

黄涛 宋奕臻

【摘要】本文采用热、光耦合老化箱对不同种类的基质和SBS改性沥青进行老化，然后采用135℃粘度比评价沥青高温条件下的抗剪性能。结果表明： SBS改性沥青老化后均表现为粘度增大，且温度越高，指标变化程度越大，其规律与基质沥青的一致，但耦合老化中改性沥青的粘度变化，与基质沥青性能无明显关联。

【关键词】耦合老化；粘度；抗剪性能。

1 引言

SBS 改性沥青长期老化的研究与应用并不成熟，已有的研究成果较多集中在改性沥青的短期老化方面[1]，且只局限于某一种老化条件，能够将改性沥青老化过程中紫外光、热等因素加以综合考虑的研究成果并不多见。本文采用沥青胶结料SHRP 试验规范对沥青常规路用性能进行测试，主要选取粘度，针入度以及软化点进行研究。

2光、热耦合老化对沥青粘度的影响

本文选取四种沥青：中海油70#基质沥青（下文简称“ZH”）、中海油SBS改性沥青（简称“ZHSBS”）、SK70#基质沥青（简称“SK”）、SKSBS改性沥青（简称“SKSBS”）。选择耦合老化参数为：温度设定50℃、60℃、70℃三个等级[2]；紫外光强设定为40w/m2。

首先将四种沥青进行RTFOT老化，然后将其置于耦合老化箱中进行长期老化。每5天取样一次，测试每阶段沥青的135℃布氏粘度，一共进行15天。测试结果如表1所示：

表1 不同老化条件下沥青130℃旋转粘度测试结果

温度/℃ 老化时间/d 135℃旋转粘度/mPa·s

ZH ZHSBS SK SKSBS

未老化 0 633 1626 556 1854

RTFOT 85min 881 2381 797 2329

50

5 961 2595 1038 2569

10 1132 2783 1239 2841

15 1239 2902 1464 3094

60 5 1105 2550 1083 2643

10 1360 2939 1390 2823

15 1537 3175 1495 3028

70 5 1333 2881 1211 3068

10 1706 3526 1749 3944

15 2075 4008 2223 4416

由表1可知，随着老化程度的加深，四种沥青粘度均有较大增长，但不同的沥青类型其粘度增长幅度不同，且老化温度不同，粘度增长幅度也不相同[3]。对比热光耦合老化过程中不同温度情况下的基质沥青及改性瀝青的粘度增长，如图1～图3所示：

图1 50℃、40w/m2老化后粘度随时间变化

图2 60℃、40w/m2老化后粘度随时间变化

图3 70℃、40w/m2老化后粘度随时间变化

由图1～图3可知， 70℃耦合老化条件下，粘度几乎线型增长，耦合老化5天的老化效果与RTFOT老化效果相当，甚至比RTFOT老化更为严重；60℃耦合老化条件下，老化速率明显低于70℃；50℃耦合老化增粘效果比温度为60℃耦合老化更慢，本文拟对四种沥青在某一老化条件下的粘度比作出对比，如图4所示：

图4 不同沥青耦合老化后粘度对比

由图4可知， 两种基质沥青粘度比均大于两种改性沥青，说明SBS的加入对沥青的抗老化性能有所提高。SK沥青在老化中粘度的增长较ZH更明显，说明SK沥青对环境的敏感性高于ZH。而ZHSBS的粘度比要大于SKSBS，这与其对应的基质沥青是相反的。故基质沥青与其对应的SBS改性沥青，在以粘度为标准的抗老化性能上并无直接关联。

3 结论

本文通过光、热耦合老化，对不同基质沥青和改性沥青进行了粘度研究，得出以下结论：

不同SBS改性沥青经过光、热耦合老化后均表现为粘度增大，且温度越高，指标变化程度越大，其规律与相应的基质沥青一致。

一般而言，基质沥青的抗老化性能好，对应的改性沥青的抗老化性能相对较好，但耦合老化中改性沥青的粘度变化，与基质沥青性能无明显关联。

参考文献：

[1] 周博.光热耦合作用对沥青老化性能的影响研究[J].石油沥青，2012，5（12）：35-40

[2] 贺孟霜.道路石油沥青结构行为与性能表征[D].西安：长安大学，2013

[3] 张杰文.基于耦合条件下下SBS 改性沥青老化特性研究[D].重庆：重庆交通大学，2014.

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