沥青薄膜加热和旋转薄膜加热试验对比研究

王德艺 韩基一 于 元 王海峰

(秦皇岛中石油燃料沥青有限责任公司，河北 秦皇岛 066000)

1 概述

因为国家标准没有旋转薄膜烘箱的试验规程，所以本文只在交通部公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E 20—2011的框架下讨论，以下简称“规程”。

引起沥青老化的直接因素有：

1)热的影响，热能加速沥青内部组分的挥发变化，促进沥青化学反应，最终导致沥青性能的劣化；

2)氧的影响，空气中的氧被沥青吸收后产生氧化反应，改变沥青的组成比例引起老化；

3)光的影响，日光特别是紫外光照射沥青后，使沥青产生光化学反应，促使沥青的氧化过程加速；

4)水的影响，水在与光、热和氧共同作用时，起到加速老化的催化作用。规程中的两种加热试验都只是模拟热和氧的影响而发生的短期老化。

规程中认为，薄膜烘箱试验(TFOT)与旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)都是现在通行的评价沥青在拌和过程中热老化程度的试验方法。但是在实际对比中发现数据相差较大。例如一个70号A级的重交沥青老化后延度应该是不小于6 cm。出厂封罐检测数据为7.8 cm,质量合格，但是到工地拌合楼检测老化后延度为5.3 cm，判定为质量不合格，经过现场调研，工地为了节省时间使用旋转烘箱进行老化试验。技术人员到工地后与工地检验员同时取三个样品，在不同实验室做老化后延度试验，检测数据分别是，工地实验室5.5 cm，当地一个有资质实验室数据7.6 cm，我公司实验室薄膜烘箱数据7.5 cm，旋转薄膜烘箱数据5.8 cm。可以看出两种试验方法存在较大差异。

2 试验对比

因为一次试验或者单一样品不具有代表性，所以选取三个种类样品多次试验，找出其中规律。三种样品分别是我公司70号A级沥青，记作1组样品；某公司90号A级沥青，记作2组样品；我公司改性沥青SBS I-C沥青，记作3组样品。为了数据具有代表性，我公司生产的1组样品和3组样品，每次出厂产品质检同时做对比试验，采集大量对比数据，本文任选10组数据，其余数据规律一致，2组样品数量有限，只有10个样品，采集10组数据。数据结果如表1～表3所示。

表1 1组沥青样品(70号A级)对比数据

表2 2组沥青样品(90号A级)对比数据

表3 3组沥青样品(SBS I-C)对比数据

通过以上三种样品数据对比可以看出，通过考察沥青老化后的三个主要指标，质量变化、针入度比、老化后延度，总体趋势是旋转烘箱沥青的老化程度明显高于薄膜烘箱老化程度，针入度比偏低，质量变化偏大，老化后延度偏低。

如果指标富余量较大，两种试验方法都合格没有太大问题，如质量变化和3组样品的针入度比指标；有些指标富余量小，使用旋转薄膜烘箱试验方法就关系到产品是否合格的问题，如1组、2组沥青的针入度比和3组沥青的老化后延度。

两种试验方法质量变化相差40%左右，针入度比相差5.6%左右，老化后延度相差大约2 cm～3 cm。

3 与交通部试验结果对比

前文提到国家标准没有旋转烘箱试验，使用旋转烘箱老化试验就等同于认同交通部的试验标准。为了消除大家的疑虑，整理出我公司近年送交通部检测的70号A级沥青用薄膜烘箱检测的产品结果对比。数据如表4所示。

表4 70号沥青样品自测与交通部检测对比数据

通过以上数据可以看出，我公司的薄膜烘箱老化试验结果与交通部检测结果差别不大，甚至延度等指标交通部结果还好于自测。而且交通部出具的报告中均采用薄膜烘箱试验。

4 两种试验方法差异分析

虽然旋转薄膜烘箱的试验时间远少于薄膜烘箱，但是由于旋转薄膜烘箱试验的沥青膜更薄，还有强制送风装置，所以受热和氧化的影响更剧烈。

其中薄膜烘箱及圆盘架形状和尺寸如图1所示，盛样皿形状和尺寸如图2所示。

如图所示薄膜烘箱试验过程中沥青盛样皿虽然整体在烘箱中旋转，但是盛样皿与沥青样品之间是相对静止的，沥青样品的厚度是3.5 mm，只有表面一部分沥青与空气接触。

旋转薄膜烘箱的形状和尺寸如图3所示，盛样瓶形状和尺寸如图4所示。

如图所示，旋转薄膜烘箱试验过程中盛样瓶与沥青样品之间是相对运动的，沥青膜的厚度是5 μm～10 μm，所有沥青样品都充分与空气接触。

5 结语

旋转薄膜烘箱试验对沥青的老化程度明显高于薄膜烘箱试验老化程度，针入度比偏低，质量变化偏大，老化后延度偏低。旋转薄膜烘箱试验较薄膜烘箱试验，质量变化相差40%左右，针入度比相差5.6%左右，老化后延度相差大约2 cm～3 cm。

规程中关于两种试验方法可以互相代替的论述值得商榷。仲裁试验的时候必须使用薄膜烘箱试验来检测老化指标。