SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系

李 兰 邱业绩

(1.陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710032； 2.西安公路研究院，陕西 西安 710065)



SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系

李 兰1邱业绩2

(1.陕西建工机械施工集团有限公司，陕西 西安 710032； 2.西安公路研究院，陕西 西安 710065)

通过建立SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系，形成了SBS改性沥青老化程度评价体系，评价了SBS改性沥青在不同拌和温度下对应的老化程度，指出拌和温度过高会造成沥青的严重老化，因此拌和温度不宜过高，并应控制拌和时间。

SBS改性沥青，老化温度，老化时间，紫外线

老化温度与老化时间是影响SBS改性沥青老化程度的重要因素之一，为模拟施工阶段SBS改性沥青的不同老化形式，采用薄膜烘箱试验(TFOT)模拟短期老化，紫外老化试验模拟自然条件下SBS改性沥青的长期老化。本文通过建立SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系，形成SBS改性沥青老化程度评价体系，准确评价SBS改性沥青在不同拌和温度下对应的老化程度。

1 试验原材

采用韩国SK-90号基质沥青，其各项技术指标均符合规范要求，见表1。内掺4.5%SBS改性剂配制SBS改性沥青，SBS改性沥青的基本指标见表2。

表1 基质沥青指标检测情况表

表2 配制的SBS改性沥青基本性能指标

2 评价体系的建立

SBS改性沥青在不同老化温度下的试验结果见表3，由于针入度、延度、运动粘度三个指标随老化温度的升高变化显著，因此将该三个指标作为主要性能指标用来建立老化温度与老化时间的关系。

表3 SBS改性沥青在不同老化温度下的试验结果

为进一步确定沥青混合料加热温度(173 ℃～183 ℃)对SBS改性沥青老化的影响，将173 ℃TFOT后的SBS改性沥青性能作为初始状态(性能衰减系数为0)，183 ℃TFOT后的SBS改性沥青性能作为临界状态(性能衰减系数为1)，通过插值法分别计算不同老化温度条件下的SBS改性沥青性能衰减系数，各性能衰减系数权重均取1，累加后作为综合衰减系数，计算结果如表4所示。

表4 不同老化温度对应性能指标衰减系数计算结果

为确定紫外老化时间对SBS改性沥青老化的影响，建立老化时间与温度之间的关系，将紫外老化0 d(即进行173 ℃TFOT)的SBS改性沥青性能作为初始状态(性能衰减系数为0)，183 ℃TFOT后的SBS改性沥青性能作为临界状态(性能衰减系数为1)，通过插值法分别计算不同老化温度和不同紫外老化时间条件下的SBS改性沥青性能衰减系数，各性能衰减系数权重均取1，累加后作为综合衰减系数，计算结果见表5。

表5 不同老化时间对应性能指标衰减系数计算结果

由表4，表5分别绘制老化温度—性能综合衰减系数变化曲线、老化时间—性能综合衰减系数变化曲线，结果见图1和图2。

综合图1和图2，通过性能综合衰减系数，可以建立起老化时间与老化温度的对应关系，用以评价SBS改性沥青在不同拌和温度下对应的老化程度。首先根据老化温度确定SBS改性沥青性能综合衰减系数，再由性能综合影响系数确定紫外老化试验时间，根据室内紫外老化试验与自然老化的时间对应关系确定全日照紫外老化时间，进而确定老化程度。

3 紫外老化试验时间关系

为确定室内强紫外线与自然条件下沥青老化时间的换算关系，本文采用当量紫外线强度加速率的概念，即在某一紫外线波段范围内，紫外线辐照强度IR与某地区相应波段的太阳紫外线辐照强度IZ之比，也等于一定时间内紫外线总辐射量QR与相同时间内太阳紫外线总辐射量QZ之比，来表征人工加速老化试验与自然老化试验之间的关系。即：

AU=IR/IZ=QR/QZ

(1)

式中：AU——当量紫外线强度加速率；IR——一定紫外线波段范围内的紫外线辐照强度，W/m2；IZ——一定紫外线波段范围内的太阳紫外线辐照强度，W/m2；

QR——一定时间内紫外线总辐射量,cal/(cm2·min)；

QZ——一定时间内太阳紫外线总辐射量,cal/(cm2·min)。

而陕西省代表性地区紫外辐射强度最大日平均值为24.28 W/m2，即IZ=24.28 W/m2。

试验所用的紫外老化箱中设置了4个H44GS-100M100W紫外线灯泡，每个灯泡的额定功率为100 W，紫外线强度计测得距离单个灯泡下沿15 cm处的辐射强度为123.5 W/m2，因此紫外灯底部辐射量应为4个灯泡辐射量总和，约为4×123.5=494 W/m2，即IR=494 W/m2。将IZ，IR对应数据代入式(2)，可得：

AU=IR/IZ=494/24.28≈20.35

(2)

室内紫外老化时间与外界紫外辐射时间关系式按式(2)进行换算，而陕西省每年日照时间约为1/3，室内紫外老化时间与外界实际时间关系见表6。

表6 室内紫外老化时间与外界时间关系

4 拌和温度对SBS改性沥青老化程度的影响

由于SBS改性沥青室内紫外老化试验18 d可等效为沥青路面处于全日照条件下室外老化1年。结合表4和表5，根据图1和图2，可以由内插法计算得到不同拌和温度对应的老化时间。以SMA-13为例，其混合料对应的拌和温度为(179±2)℃。对其进行线性内插计算得到拌和温度对应的老化时间结果如表7所示。

表7 拌和温度对应老化时间计算结果

由于紫外老化试验是在173 ℃TFOT之后进行的，当拌和温度为(179±2)℃时，相当于经历了实际时间为1.25年～2.25年的老化，说明拌和温度过高会造成沥青的严重老化。因此，SBS改性沥青混合料拌和温度不宜过高，并应控制拌和时间。

5 结语

文中采用薄膜烘箱试验(TFOT)模拟短期老化，紫外老化试验模拟自然条件下SBS改性沥青的长期老化，根据试验结果建立了SBS改性沥青老化温度与老化时间的关系，形成SBS改性沥青老化程度评价体系，并以此评价了SBS改性沥青在不同拌和温度下对应的老化程度。

Relationship between aging temperature and aging time of SBS modified asphalt

Li Lan1Qiu Yeji2

(1.Shaanxi Construction Engineering Group Co.， Ltd， Xi’an 710032, China；2.Xi’an Highway Institute， Xi’an 710065， China)

Through the establishment of the relationship of aging temperature and aging time of SBS modified asphalt, this paper formatted the SBS modified asphalt aging degree evaluation system, evaluated the corresponding aging degree of SBS modified asphalt in different mixing temperatures, pointed out that the high mixing temperature would cause serious aging of asphalt, so the temperature was not too high, should be controlled by mixing time.

SBS modified asphalt, aging temperature, aging time, ultraviolet

1009-6825(2017)08-0126-02

2017-01-03

李 兰(1982- )，女，工程师； 邱业绩(1990- )，男，助理工程师

TU535

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