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差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

宣布日期：

2024-12-23

摘要

本文通过对薄膜烘箱老化、PAV老化和紫外老化等差别老化方法下，SBS改性沥青老化前后的针入度、5℃延度、软化点、135℃动力粘度以及弹性恢复等性能转变影响纪律举行试验研究。效果批注:老化后SBS改性沥青的5℃延度与135运动粘度转变幅度显著，老化作用对SBS改性沥青的高、低温性能影响显著;TFOT短期老化后，SBS改性沥青性能已爆发大幅下降，在恒久使用历程(紫外老化、PAV老化)中，随老化时间的延伸，SBS改性沥青性能衰减幅度逐渐减小。

要害词：老化方法 | SBS改性沥青 | 紫外老化 | 性能影响

高品级沥青路面一样平常优先选取SBS改性沥青路面，由于SBS改性沥青具备高温抗车辙性，低温抗裂性，水稳固性，耐疲劳性和耐老化性等优异的路用性能。但SBS改性沥青路面在服役若干年后还会泛起多种病害，如车辙、网裂等。这些病害的爆发一方面是由于重载交通引起的，另一方面是则是由于改性沥青自身爆发老化缘故原由。因此，有须要对SBS改性沥青的老化征象，尤其是针对老化方法的差别关于SBS改性沥青性能的影响举行研究。

本文基于SBS改性沥青的老化机理理论和老化的爆发和生长历程，设计了3种室内试验要领，用以模拟对应的三种差别的沥青老化方法:短期老化、恒久老化和紫外老化，研究了3种差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响情形，剖析了差别老化方法下的SBS改性沥青性能转变纪律。

SBS改性沥青老化机理与历程

老化机理

SBS改性沥青的配制历程是由SBS改性剂(星型或者线型)与基质沥青以及少量的其他外加剂凭证一定比例掺配，经由高速剪切、发育，zui后制成SBS改性沥青。着眼于基质沥青和SBS改性剂这两种SBS改性沥青的主要原质料，一样平常以为，SBS改性沥青爆发老化，一是由于基质沥青自身爆发氧化反应形成了不稳固结构;二是由于SBS改性剂化学结构中含有双键，双键在光热氧等作用下爆发断裂和氧化。在SBS改性沥青恒久老化历程中，由于长链SBS分子断裂，变为小分子短链，导致SBS改性沥青的空间网状结构爆发剖析而爆发破损，SBS改性沥青的改性效果随之衰减。

老化历程

一样平常以为SBS改性沥青的主要老化方法主要分为两种，一是短期老化，二是恒久老化。其中，短期老化征象主要爆发在SBS改性沥青混淆料在施工中的加热、拌杂以及碾压历程中;恒久老化是指由于SBS改性沥青路面在恒久使用历程中袒露于自然光照射下，SBS改性沥青逐渐爆发老化的历程。在整个恒久光氧老化历程中，由于紫外辐射作用爆发的老化相较于其他老化形式所占比重zui大，因此本文将紫外老化作为第3种老化方法，研究其对SBS改性沥青性能影响情形。

差别老化方法的模拟试验设计与试验要领

短期老化模拟试验

现在现有的试验要领中，ASTM、AASHTO以及我国现行手艺规范中，室内模拟沥青短期老化试验的标准试验要领有两种：一是薄膜烘箱老化试验(TFOT)，二是旋转薄膜烘箱老化试验(RTFOT)。然而，大宗实体工程应用履历批注，旋转薄膜烘箱老化试验现实应用效果不如薄膜烘箱老化试验。因此，本试验接纳项现在期研究结论中的173℃薄膜烘箱老化试验(TFOT)来模拟SBS改性沥青的短期老化历程。

恒久老化模拟试验

在举行恒久老化历程的室内模拟试验时，本试验参照现行规范，接纳了美国SHRP提出的压力老化试验(PAV)。参照规范要求，修改PAV老化试验条件如下:

(1)对试样举行173℃薄膜烘箱老化试验(TFOT)，历时5h后，将TFOT老化后的50g试样倒入不锈钢盘中;

(2)将173℃TFOT老化后试样放入PAV压力老化的器皿器中，在压力容器中释放2.1MPa的空气压力，温度设置为100℃，历时20h。在PAV压力老化竣事后，对真空脱气后残留物举行指标检测。

紫外老化模拟试验

本试验设计了紫外老化箱，用以在室内模拟路面在室外恒久使用历程中受紫外辐射所爆发的老化。

本试验室内紫外老化试验历程如下:

(1)在173℃老化温度下，对SBS改性沥青举行TFOT试验，并对老化前后的SBS改性沥青举行性能指标检测。

(2)将历经173℃TFOT老化试验后的SBS改性沥青放入紫外老化箱中，举行3d、6d、9d、12d、15d、18d的室内紫外老化试验，并对紫外老化后的SBS改性沥青举行性能指标检测。

试验原质料

原质料基质沥青接纳韩国SK-90;SBS改性沥青是由燕山石化4303SBS改性剂凭证4.5%的掺量内掺于SK-90高速剪切配制而成。对原质料和配制成的SBS改性沥青举行性能指标检测，效果均知足规范要求�；柿で嘁约癝BS改性沥青检测效果见表1、表2。

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

试验效果与剖析

短期老化对SBS改性沥青的性能影响

SBS改性沥青短期老化模拟试验效果见表3。

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

从表3可以看出，SBS改性沥青履历173℃TFOT老化后，性能无统一转变纪律，针入度、延度、弹性恢复等指标爆发衰减，而软化点和运动粘度增da，且延度指标转变zui为显著，说明SBS改性沥青经173℃TFOT老化后变硬、变脆、流动性削弱，但其老化残留物的各项指标仍能知足现在现行规范要求。验证了TFOT老化温度设为173℃的合理性。

恒久老化对SBS改性沥青的性能影响

SBS改性沥青恒久老化模拟试验(PAV试验)效果见表4。

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

从表4可以看出，SBS改性沥青履历PAV老化后，与未老化时相比，针入度、延度、运动粘度、弹性恢复等指标衰减比例基本凌驾50%，性能爆发严重衰减;PAV老化后的SBS改性沥青各项性能指标已无法知足规范要求，说明SBS改性沥青在恒久光氧作用下，性能爆发衰减，导致路面病害频发，从而直接影响了路面的使用性能。

紫外老化对SBS改性沥青的性能影响

凭证本文2.3提出的紫外老化室内模拟试验要领，获得模拟试验效果见表5和图1。

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

团结表5和图1可以看出：

(1)经由173℃TFOT老化后，SBS改性沥青的针入度、软化点等性能指标均显著减小，粘度增da，说明在SBS改性沥青混淆料加热拌和历程中，SBS改性沥青的性能就已经爆发了大幅衰减。在随后的老化历程中，SBS改性沥青的针入度和延度仍一连减小，运动粘度一连增da，沥青爆发硬化、变稠、延展性变差，说明沥青在后续紫外老化历程中其性能仍一直一连下降。

(2)在紫外老化后半程(12d~18d)，SBS改性沥青的各项性能指标转变幅度趋于平缓。随老化时间的一直增添，沥青的性能转变率将缓慢降低至平缓，SBS改性沥青性能不再继续快速衰减。

差别老化方法下SBS改性沥青的性能比照

本文划分接纳3种差别的室内试验对差别老化方法作用下SBS改性沥青举行性能试验，三种老化方法的模拟试验对应关系划分为：

(1)173℃薄膜烘箱老化(TFOT)用以模拟短期的老化

(2)压力老化(PAV)用以模拟路面恒久老化历程

(3)紫外老化用以模拟SBS改性沥青路面在现实恒久使用历程中的老化

接纳紫外老化箱举行的室内紫外老化试验18天约可等效为沥青路面室外老化1年的老化水平，PAV老化试验可等效为沥青路面表层使用5年的老化水平，因此凭证老化的时间序次整理试验效果见表6。性能衰减幅度比照图见图2。

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

差别老化方法对SBS改性沥青的性能影响

综合表6和图2可以看出：

(1)总趋势：SBS改性沥青历经三段差别老化历程，性能依次一连爆发衰减，其中软化点指标转变无纪律。

(2)详细指标：与未老化时相比，无论历经何种方法的老化，老化后SBS改性沥青的5℃延度与135℃运动粘度均爆发显著转变。其中PAV老化试验效果批注，老化后SBS改性沥青的5℃延度比未老化时减小约74%，135运动粘度比未老化时增添了约96%。说明老化作用对SBS改性沥青的崎岖温性能影响显著。

(3)短、恒久的转变：从整个老化历程剖析，SBS改性沥青历经173℃TFOT短期老化后，沥青性能衰减zui为显着：其中针入度衰减幅度占整个老化历程衰减幅度约63%，延度衰减幅度占比约44%，运动粘度衰减幅度占比约26%，说明SBS改性沥青性能在混淆料拌和历程中性能爆发大幅衰减后，在恒久使用历程(紫外老化、PAV老化)中性能衰减仍会继续爆发，但衰减幅度逐渐减小。

结论

本文通过在室内对短期老化、恒久老化、紫外老化等3种差别老化方法举行模拟试验，研究了差别老化方法对SBS改性沥青性能的影响纪律，效果批注：

(1)在差别老化方法的作用下，SBS改性沥青老化后的性能指标转变均泛起针入度、5℃延度减小，135℃运动粘度增da的转变纪律，沥青性能爆发衰减。

(2)无论历经何种方法的老化，相较于其他性能指标，老化后SBS改性沥青的5℃延度与135℃运动粘度转变幅度显著，说明老化作用对SBS改性沥青的高、低温性能影响较大。

(3)在沥青混淆料加热与拌杂历程，即短期老化历程中(室内接纳173℃TFOT短期老化模拟)，SBS改性沥青性能已爆发大幅下降，在恒久使用历程中(室内接纳紫外老化、PAV老化模拟)，随老化时间的一直延伸，SBS改性沥青性能仍将继续衰减，然而衰减幅度逐渐减小。

参考文献：

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全文完宣布于《公路交通手艺》技应用手艺版2019年9期

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B091M 压力老化容器 (PAV)

沥青压力老化容器用来模拟现场沥青在服务5～10年后（恒久老化）老化，试样袒露在高压和高温情形20小时（可选99小时），意大利matest沥青压力老化试验仪（PAV）切合实验室相关沥青老化标准。沥青压力老化试验仪由不锈钢压力容器（AISI304，由ASME和CE认证）和围绕容器的加热器组成。压缩空气至少2.1MPa，压力调理器维持实验要求的老化条件。

产品特点

▍ 沥青压力老化试验仪具备结实的不锈钢机架和容器?

▍ 快速预加热系统，可预加热到 80℃，以便缩短调制时间?

▍ 准时器预设时间和日期，可在设定的时间自动启念头械?

▍ 立异设计的冷却系统?

▍ 全自动，半自动和手动三种测试模式可选?

▍ 温度和压力实时监测?

▍ 集成 7 英寸彩色触屏控制器?

▍ 通过传感器实时压力监测，标准规范试验压力 2.1±0.03MPa?

▍ 通过 CE 和 ASME认证

B091M1 PAV-研究版

与B091M相同，但使用电子压力阀，自动调理压力，调压规模从情形压力到2.4MPa，可在控制面板上直接调理。

与市场同类PAV相比，意大利matest沥青压力老化容器 PAV增添了一些主要的优势，以资助用户选择准确的测试要领。

▍ 很是无邪，用户可以选择自动模式（用户只需要选择 85℃ ~90℃ ~100℃ ~110℃之间的温度，机械就会凭证标准要求自动执行测试），半自动模式（可以在 60 到 130℃之间选择测试温度，并且测试时间按标准确定），手动控制模式（研究性子，用户可以决议长可达99个小时的测试时间和高至 150℃的测试温度）

▍ 用户可以凭证标准或按用户设定设置温度启动测试?

▍ 用户可以设置最先时间，这关于在晚上最先的测试和在完成测试时举行程序设置很是有资助，以确保实验并不会铺张时间?

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▍ 沥青压力老化试验仪 7 英寸触摸屏显示屏可实时监控压力和温度?

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