再生SBS改性沥青与新SBS改性沥青老化差异性分析

林荣团 黄富斌

作者简介：

林荣团（1985—），工程师，硕士研究生，研究方向：道路工程。

文章采用薄膜烘箱老化试验，通过测试再生SBS改性沥青和新SBS改性沥青不同老化时间后的旋转黏度、针入度、软化点和延度，对两种沥青的老化性能进行了评价，并从老化规律、老化速度等方面对比分析了两种沥青不同指标间的老化差异性。结果表明：新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青技术指标的差异性随老化时间增加而降低，再生沥青的总体抗老化能力低于新SBS改性沥青;两种沥青的黏度、针入度、软化点和延度指标的老化速度存在较明显的差异，其差异性大小关系为：延度>旋转黏度>针入度>软化点。

道路工程;再生沥青;老化速度;欧几里得距离

U416.217A110364

0 引言

沥青路面再生技术是将老化后的沥青路面材料破碎、筛分后，加入一定比例的新集料和新沥青，经过重新拌和、摊铺、碾压成型路面结构的技术，在我国路面养护中广泛使用[1-3]。然而，再生沥青路面在使用一定年限后，作为胶结料的再生沥青将在温度和光照的作用下再次发生老化，且这种老化在沥青上面层最为显著。而我国高等级沥青路面上面层较多采用SBS改性沥青混合料进行铺筑，这就使对再生SBS改性沥青的抗老化性能的评价和研究尤显重要。一直以来，国内外道路工作者对沥青老化性能和再生沥青路面均表现出极大的关注，并对此展开了大量的研究和探索，取得了很多重要的研究成果[4-7]，但对再生SBS改性沥青的老化性能的研究则相对较少。王冲等对再生SBS改性沥青混合料进行了二次老化，通过路用性能指标对再生SBS改性沥青的抗老化性能进行了评价[8]。甘新立等通过室内试验对采用不同再生方式进行再生的再生SBS改性沥青技术性质进行了对比，并认为掺加新SBS改性沥青再生后的SBS改性性能更为优良[9]。然而，这些研究均未能对比出再生SBS改性沥青与新SBS改性沥青在老化性能的差异性。

本文采用薄膜烘箱老化试验对再生SBS改性沥青和新SBS改性沥青进行了不同时间的老化，并测试了两种沥青不同老化时间后的旋转黏度、针入度、软化点和延度，对两种沥青的老化性能进行了评价;定义了老化速度指数并对两种沥青的老化速度进行了表征和评价;采用欧几里得距离对两种沥青不同指标间老化速度的差异性进行了计算分析。

1 原材料及性能

试验用新SBS改性沥青为SBS I-C改性沥青，再生SBS改性沥青通过将成品SBS I-C改性沥青实验室PAV老化后再添加10%质量比的再生剂得到。新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青的其各项指标如表1所示。再生剂指标如表2所示。

从表1可以看出，SBS改性沥青PAV老化后各项指标均严重下降，而经再生剂再生后，各项指标发生了不同程度的恢复，其中黏度、针入度、软化点指标均能恢复至满足规范要求，而延度指标虽然得到一定程度的恢复，但仍不能满足施工规范中新SBS I-C改性沥青的技术要求。

2 老化差异性分析

2.1 老化规律

采用薄膜烘箱试验分别对新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青进行不同时间的老化，老化温度为163 ℃，每隔120 min测定两种沥青的黏度、针入度、软化点和黏度指标，结果如表3所示。

采用指数函数分别对旋转黏度、针入度、软化点和延度指标进行拟合，结果如下页图1所示。

从表3和图1可以看出，新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青的各项技术性质随老化时间的增加均呈现衰减的规律。当采用指数函数对各项指标进行拟合时，黏度、针入度、软化点指标均呈现较好的相关性，其复相关性系数均在0.97以上，但延度的拟合相关性并不高，不到0.85。在720 min的老化时间内，黏度、针入度和软化点指标均出现持续性的升高或降低，而延度值在老化360 min后即出现减缓，且维持在一个较低的水平，表明延度指标受老化的影响更为显著。此外，两种沥青的老化前指标存在差异，但老化后的差异减小。

2.2 再生SBS改性沥青与新SBS改性沥青老化速度对比

由于初始时刻两种沥青技术指标并不一致，仅从老化后指标上难以评价两种沥青抗老化的能力。因此，本文以各老化时刻指标与上一时刻指标的差值绝对值的百分率来评价两种沥青的抗老化能力，并将之定义为老化速度指数ri，如式（1）所示，计算结果如表4所示。

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

式中：Pi——老化时间i对应的沥青技术指标。

从表4可以看出，在老化初期和老化末期，再生SBS改性沥青的老化速度指数均大于新SBS改性瀝青，表明再生SBS改性沥青在老化初期的较短时间内即发生明显老化，老化速度快于新SBS改性沥青。此后，新SBS改性沥青老化速度加快，老化速度超过再生SBS改性沥青，而在老化末期，新SBS改性沥青的老化速度再次降低，重新低于再生SBS改性沥青。相对于新SBS改性沥青，再生SBS改性沥青的老化速度则一直保持在一个较高的程度上，即再生SBS改性沥青的总体抗老化能力低于新SBS改性沥青。

2.3 各指标老化速度差异性分析

新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青在不同时刻的老化速度指数都在一定程度上反映了两者老化速度的差异性，而从单一时刻的老化速度指数对两者老化速度的差异性进行评价都具有片面性。因此，本文采用欧几里得距离对新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青的老化速度的差异性进行评价。

在数学中，欧几里得距离是一个通常采用的距离定义，它是在m维空间中两个点之间的真实距离。本文将不同时刻看作不同维度，而两种沥青在不同维度的老化速度共同反映了其老化速度情况，则新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青的老化速度指数在黏度、针入度、软化点和延度指标上的欧几里得距离D可采用式（2）进行计算[10]。计算结果如表5所示。

D=∑ni=1（rni-rri）2（2）

式中：rni——新SBS改性沥青老化速度指数;

rri——再生SBS改性沥青老化速度指数。

从表5可以看出，新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青的黏度、针入度、软化点和延度指标的老化速度的差异性并不一致。从欧几里得距离上看，两种沥青老化速度差异性大小关系为：延度>旋转黏度>针入度>软化点，这表明再生SBS改性沥青的延度衰减速度与新SBS改性沥青差异最大，旋转黏度和针入度依次次之，软化点最小。

3 结语

（1）掺加再生剂后，老化SBS改性沥青的各项指标发生了不同程度的再生恢复，其中黏度、针入度和软化点指标可以恢复至满足新SBS改性沥青技术要求，但延度指标仍不能满足新SBS的技术要求。

（2）新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青技术指标的差异性随老化时间增加而降低。

（3）定义了老化速度指数对沥青的老化速度进行评价，且新SBS改性沥青的老化速度存在初期相对较小，之后增加，而老化末期再次降低的特点，而再生SBS改性沥青的总体抗老化能力低于新SBS改性沥青。

（4）可采用欧几里得距离评价新SBS改性沥青和再生SBS改性沥青各项指标老化速度的差异性，且计算结果表明两种沥青的黏度、针入度、软化点和延度指标的老化速度存在较明显的差异，其差异性大小关系为：延度>旋转黏度>针入度>软化点。

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