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北方交通２０１４年增刊
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７３—６０５２（２０１４）增刊一０１２８—０４中圈分类号：Ｕ４１６．２６
沥青路面沥青老化规律及再生技术分析
郝建财
（中交一公局海威５１２程建设有限公司北京市
１０１１
１９）
摘要：沥青路面的老化破坏主要是由于沥青的老化引起的。通过对沥青路面中不同使用年限和层位的沥青
进行三大指标试验和四组分试验，结果表明：沥青的使用层位越浅，使用年限越长，沥青中的饱和分含量越低，沥青
质、胶质含量越高，老化程度越严重；添加６％左右的ｚｓ再生剂能够恢复甚至提高老化沥青的技术性能；而仅添加新沥青通常只能制备出与低标号沥青相近的再生沥青。
关键词：沥青路面；沥青老化；再生机理；四组分
据统计，截止到２０１２年底，我国公路总里程达４２３．７万公里，有铺装路面为２２９．５１万公里，其中沥青混凝土路面为６４．１９万公里¨Ｊ。国内沥青路面使用寿命一般在１５年以下，我国２０世纪９０年代以后通车使用的各级道路己进人大修或中修时限，大量旧路面材料被废弃，不但造成了资源的巨大浪费，还带来了环境的污染。预计到２０１５年我国因公路改造所废弃的旧沥青混合料每年将超过１０００万吨旧Ｊ。美国联邦公路局的调查统计资料旧１表明，采用沥青路面再生利用技术可节约材料费５３．４％，路面工程造价则降低大约２５％，根据我国８０年代的经验，材料费节省４３％～５１％，工程造价降低２０％～５０％。这表明沥青路面再生技术具有降低工程费用、利用原有集料和结合料、保持现有路面几何线形、节能、环保、对道路通行影响程度小等优势ＨＪ。而沥青路面的老化主要是指沥青的老化，因此对沥青的老化规律以及再生机理进行研究具有十分重要的现实意义。本文在此主要通过沥青三大指标和四组分试验对老化沥青的老化规律及老化机理进行介绍，并通过室内试验对比分析两种再生技术。１路面沥青老化规律１．１老化沥青三大指标分析
沥青路面在自然条件（光、热、雨水以及氧化）和车辆荷载的重复作用下，沥青胶结料会产生不可逆的化学变化，导致路面性能出现裂缝、剥落、松散等病害，这种现象称为老化，而且沥青路面的老化最
主要的原因就是沥青的老化。沥青路面出现老化病害是最为常见的病害形式之一，且通常随着使用年限的增长，老化程度也不断增加。对使用７年和１０年的沥青路面进行现场取样，提取旧沥青混合料中的沥青进行三大指标试验，分析沥青的老化规律。具体结果见表１。
表１
不同层位和使用年限沥青三大指标试验结果
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针人度（０．Ｉｍｍ）７年
１５℃延度（ｍ）针人度（Ｏ．１ｍｍ）
９５
３４６２．７４４３０６７．１１０
５５５３．２鸫４６５９．２１３
５８５３．９４７５１５８．６２１
６０５１．１５０５０５９．４１９
软化点（℃）４５
＞１００９５
１０年软化点（℃）４５
１５啾（ｃｍ）＞１００
从表ｌ中可以看出，使用年限为１０年的沥青，其针入度和延度都要小于使用年限为７年的沥青，而软化点正好相反，这说明随着使用年限越长，沥青路面中沥青的老化程度越严重。从表中的数据可以看出，取样层位在０—０．５ｃｍ的沥青，７年使用年限沥青的延度为４４ｅｍ，而１０年使用年限所对应的延度仅为ｌＯｅｍ，减小了３倍多，老化程度十分严重；对表中数据进行横向比较可知，随着沥青层位的加深，沥青的老化程度逐渐减弱，但当达到一定深度后，沥青的老化程度基本维持不变。而表中数据表明，上面层尤其是表面层沥青由于受到车辆荷载和自然因素的直接作用，老化程度最为严重，中面层和下面层的老化程度较弱。因此就地热再生主要用于上面层
２０１４年增刊
郝建财：沥青路面沥青老化规律及再生技术分析一１２９一
路面破坏，是一种比较常用的预养护性养护技术。
１．２老化沥青四组分分析
从上述四个层位的沥青混合料中抽提出来的沥
其是胶质的含量增加最为明显，使用年限为１０年的老化沥青的沥青质含量为１５．５％，比原样沥青的
３．７％增加了３倍多，而沥青质的含量增加较为缓
青分别进行四组分试验，具体试验结果见表２。
表２
不同层位和使用年限沥青四组分试验结果
慢；饱和分和芳香分的含量随着使用年限的增加而逐渐减小，饱和分的减小幅度较小，使用年限为１０年的老化沥青的饱和分含量仅比原样沥青减小了２．４％，但芳香分的含量则显著降低，当使用年限增至１０年时，芳香分含量为１９．３％，与原样沥青的
３０．５％相比降低了１１．２％。
图２为使用年限为７年的老化沥青中芳香分与胶质随层位的变化规律，从中可以看出，随着沥青使用层位越深，老化沥青的芳香分含量越高，而胶质的
含量越低。
通过１．１节的分析可知，沥青路面表面层的沥
青老化最为严重，因此从表面层沥青的四组分试验结果进行分析，对其老化规律进行探讨。
钐饱和分
∞∞∞鲫加如
一芳香分
矗沥青质
蕊胶质
２沥青老化机理
由沥青四组分试验可知，沥青主要由饱和分、芳
香分、沥青质和胶质组成【５Ｊ。沥青质是一种大分子量、固态、强极性的胶体结构，能提高沥青的高温性
能和粘度，当含量较高时延度会显著减小；胶质是一种分子量仅次于沥青质的强极性半固态物质，老化
过程中极易转化为延性较差的沥青质组分；芳香分
是决定沥青延度最关键的指标；饱和分是一种非极
。
原样沥青
底ｊ『『『『。纛
７年老化沥青
１０年老化沥青
１４
性小分子，通常较为稳定。
自然因素和车辆荷载作用会引起沥青发生氧化、缩合作用，进而导致沥青组分发生变化，主要表现为油分含量降低，沥青质和胶质含量增加。沥青中的油分分子量较小，但氧化缩合作用会增大油分中芳香烃的分子量，使其逐渐转变为胶质，然后再转
变为沥青质，而沥青质继续转化为分子量更大的物
图１
辨
表面层沥青四组分试验结果
—＋－芳香分—．．胶质
船嚣嚣
薛
船站；３∞∞鲳船盟
ｒ．／＼Ｉ
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１３
质。所以，随着使用年限的增加，旧路面沥青中的油
分则越少，沥青质和胶质就越多，因此针入度和延度
／厂
１３
嘲加套悔
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＼／Ｖ八／＼／＼．—厂Ｉｒ’
表面层
上面层
越小，沥青越脆。１．２节中的试验结果表明随着层
１２盖加
１２
位的加深芳香分含量逐渐增加，胶质含量逐渐降低，
这也验证了１．１节中层位越浅，沥青老化越严重的规律。
３沥青再生机理
目前，废旧沥青材料的再生技术主要根据生产调
蓉
１ｌ
１ｌ
＼—’——１
下面层
１０
中面层
和沥青的原理进行，即向旧沥青中添加某种组分的低粘度油料即在升级，或者加入适当粘度的沥青材料，
图２芳香分与胶质随层位的变化规律
从表２和图１中可以看出，随着使用年限的增
加，沥青四组分中的沥青质和胶质含量逐渐增多，尤
进行调配，最终使得再生沥青具有符合路用要求的技
术性能指标。因此，再生沥青实际就是老化沥青与新
●
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２０１４年增刊
沥青、老化沥青与再生剂或者三者的混合物。
为了恢复老化沥青的原有性能，从组分调节的角度出发进行研究，再生沥青技术必须遵循以下几个原则：
（１）沥青的饱和分必须维持在适当的含量范围，一般应维持在１０％一１８％之间；
（２）具有合适的组成参数范围（普通沥青维持在０．４～１．２之间，改性沥青可达到１．５左右）；
（３）沥青中的胶溶剂与胶凝剂的比值在适当范
围；
（４）沥青质含量与软沥青含量在适当范围。国内通常采用对再生沥青的三大指标来评价其沥青再生技术目前主要有三种方法来恢复老化沥青的性能：一是添加再生剂；二是添加新沥青；三
选用重庆智翔铺道公司生产的ｚＳ沥青热再生表３
ＺＳ再生剂指标
表４添加再生剂的老化沥青三大指标
从图３中可以看出随着再生剂掺量的增加，老∞
∞
—◆一针入度—★一软化点
∞∞∞＼
∞∞＼＼
／
／
∞
∞∞∞／
／—～
≥乏一：∞
加
／
胁
加
０
２
４
６
８
１０
再生剂掺量，％
图３
再生剂掺量对针入度与软化点的影响
瑚ｍ啪
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／
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／
芒毯娥
∞／
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／
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７
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０
２
４
６
８
１０
再生剂掺量，％
图４
再生剂掺量对延度的影响
量增加至６％之后，软化点的变化逐渐变小。
从图４中可以看出，随着再生剂掺量的增加，老化沥青的延度几乎呈现出直线增加的趋势。未添加再生剂时的１５℃延度为ｌＯｅｍ，而加入６％的再生剂时，延度变为１０４．５ｅｒａ，增加了９倍多，效果非常显著。
综上所述，再生剂的添加能够有效恢复甚至提高老化沥青的原本性能，具体表现为提高沥青的延度和针入度，降低软化点，能够有效改善老化沥青的高温和低温性能。通过上述的比较可知，当再生剂掺量为６％时，老化沥青的针人度为８６（０．１ｍｍ），软
化点为４７．２℃，而延度为１０４．５ｅｍ，完全满足９０号
基质沥青的三大指标基本要求。因此确定再生剂掺
量为６％。
选用与上节完全相同的老化沥青，以便于进行再生剂和新沥青的添加量，对再生沥青进行设计。４再生沥青技术分析
是同时添加再生剂和新沥青。本文主要对前两种技术进行对比分析。４．１添加再生剂
剂进行室内试验，再生剂技术指标见表３，对不同ｚＳ再生添加剂掺量的再生沥青进行三大指标试验，确定合适的再生添加剂掺量，其中老化沥青选用１．１节中使用年限为ｌＯ年的上面层提取出的沥青。具体试验结果见表４。
６７．１℃将至４７．２。Ｃ，下降了２９．７％，而当再生剂掺化沥青的针入度几乎呈线性增长，未添加再生剂时老化沥青的针人度为３０，当加入６％的再生剂之后针入度增加为８６，增加了两倍多；而软化点则由
４．２添加新沥青再生
对比研究。老化沥青与新沥青按１：９、３：７、１：１、７：３和９：ｌ的比例在１４６℃的环境下充分混合均
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匀，测定各种配比下沥青的三大指标，沥青选用中海９０＃基质沥青，具体结果见表５。
表５
加新沥青后三大指标试验结果
生沥青。
综上所述，采用添加再生剂的方法能够有效恢复甚至提高原有沥青的技术性能，而采用添加新沥青的方法通常仅能制备出与低标号沥青相近技术性能的再生沥青，因此通常可以同时采用添加再生剂与新沥青的方法。
５结语
沥青路面的老化破坏主要是由于沥青的老化引起的。沥青在自然因素和车辆荷载的重复作用下会
如∞∞∞
∞∞
酷
发生氧化缩合作用，导致芳香分向沥青质转变，降低沥青的针入度和延度，影响路用性能；通过对７年和１０年使用年限的不同层位沥青路面中的沥青进行三大指标试验表明，沥青的使用层位越浅，使用年限越长，则老化程度越严重。
通过试验表明，添加再生剂和新沥青都能够改善老化沥青的技术性能。其中添加６％左右剂量的ｚＳ再生剂能够恢复甚至提高老化沥青的技术性能；而添加新沥青通常仅能制备出与低标号沥青相近的再生沥青。
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—●一针入度—－一软化点
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老化沥青比例，％
图５老化沥青对针入度和延度的影响
从表５和图５中可以看出，随着老化沥青比例的不断增大，混合沥青的２５℃针入度和１５℃延度不断减小，老化沥青比例越高，减小的幅度就愈大；而软化点正好相反。当老化沥青与新沥青的比例为３：７时，沥青的三大指标基本与未老化的７０＃基质沥青相近，这表明老化沥青中掺人一定比例的高标号的新沥青可以制备出具有低标号沥青相近性质的再
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Ａｎａｌｙｓｉｓ
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ＡｇｉｎｇＲｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＡｓｐｈａｌｔＲｏａｄ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ｌｏｗ—ｇｒａｄｅａｓｐｈａｌｔ．
Ａｓｐｈａｌｔｒｏａｄ；Ａｓｐｈａｌｔａｇｉｎｇ；Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｆｏｕｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
沥青路面沥青老化规律及再生技术分析
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