1、溫拌瀝青混合料中的瀝青在施工階段的老化程度秦永春1,2，黃頌昌2，蘇玉昆3，孫立軍1（1.同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海，200092；2. 交通部公路科學研究所，道路結構與材料交通行業重點實驗室（北京）, 北京，100088；3. 北京市政路橋建材集團有限公司，北京，100176）摘要：按照確定的抽提、蒸餾方法回收瀝青，測試從不同施工溫度的瀝青混合料中回收得到瀝青的各項指標。從測試結果可以看出，不同溫度的瀝青混合料在施工過程中，其瀝青老化的程度隨著溫度的升高而增加。從回收瀝青粘度-溫度變化趨勢可以看出，瀝青混合料的施工溫度達到150時，其中的瀝青老化程度開始急劇增加。溫拌技術

2、（例如，拌和溫度在100和120時）可大大緩解混合料中瀝青的老化程度。關鍵詞：道路工程；瀝青老化；抽提；瀝青混合料；溫拌混合料中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：0253-374X(2009)09-Aging of Asphalt from Warm Mix Asphalt Mixture During the Construction StageQIN Yongchun1,2, HUANG Songchang2, SU Yukun3, SUN Lijun1 (1. Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry

3、 of Education, Tongji University, Shanghai, 200092 China; 2. Key Laboratory of Road Structure & Material (Beijing), Research Institute of Highway, Ministry of Transport, Beijing, 100088 China; 3. Beijing Municipal Road&Bridge Building Material Group Co. LTD, Beijing, 100176 China)Abstract: Asphalt i

4、s recovered by the methods of extraction and distillation from mixture, and some tests are carried out to determine the performance of the asphalt at different kinds of construction temperatures. From the test results can be seen, at different construction temperatures of asphalt mixture, the aging

5、of asphalt increases with the increase of temperature. From the viscosity-temperature trends, it can be found that the aging of asphalt began to increase sharply if the construction temperature of mixture reaches 150. Warm mix asphalt (for example, mixing temperature at 100 or 120) can greatly reduc

6、e the aging of asphalt.Keywords: road engineering, aging of asphalt, extraction, asphalt mixture, warm mix asphalt根據資料，普通的瀝青混合料其瀝青膜厚度一般在510m之間1,2。在瀝青混合料的施工階段，瀝青一方面經受高溫，另一方面又接觸熱空氣，加速了瀝青組分揮發和瀝青氧化，瀝青在此階段的老化是最嚴重的3。 收稿日期：2009-01-07基金項目：交通部西部交通建設科技資助項目（2006318223114）作者簡介：秦永春（1976-），男，副研究員，博士生，研究方向為瀝青路面. E

7、mail: 熱在瀝青老化過程中主要起了兩個作用：是蒸發輕質組分，但是其引起的性能變化是比較小的；是在瀝青氧化過程中使瀝青分子的活動加劇，氧化程度加深，從而起到催化作用4,5。瀝青混合料從拌和、儲運乃至到鋪筑完畢整個過程，如果施工溫度有所不同，那么其中瀝青老化的程度也應隨之發生變化，進而影響到瀝青混合料低溫以及疲勞等方面的性能。溫拌瀝青混合料已經在國內外開展了較多研究，其出料溫度可低至120，甚至更低，總體上比相應的熱拌瀝青混合料降低30以上。目前國內研究應用最多的是基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料，該混合料的常用工藝是在瀝青噴入到拌和鍋的同時也一起噴入表面活性劑水溶液，然后拌和均勻生產出溫拌瀝青

8、混合料。通過常規指標的測試表明，這種溫拌添加劑對瀝青指標的影響不大。針對溫拌瀝青混合料在較低溫度下拌和、儲運和鋪筑的情況，其中所含瀝青的老化情況如何，尚未見研究。為全面了解溫拌瀝青混合料中的瀝青在施工階段的老化程度，并與熱拌瀝青混合料進行比較，特開展研究測試瀝青混合料在不同施工溫度下其中瀝青的性能指標。1研究方案本研究選取AH-90號瀝青和AC-13級配，直接在拌和樓中以不同的拌和溫度進行拌和，按出料溫度將這些混合料在對應溫度下保溫5h以模擬實際的施工階段。然后，再從這些混合料中回收瀝青進而測試瀝青的性能指標，以評價施工溫度對瀝青性能的影響。研究中，熱拌瀝青混合料選取拌和溫度為180，160和

9、140，而溫拌瀝青混合料則選取120和100。本研究采用Infratest抽提儀將混合料中的瀝青抽提出來，并采用阿布森蒸餾法回收瀝青。在進行正式試驗之前，先通過試驗確定了以下2個內容：是回收所用的三氯乙烯和蒸餾方法對瀝青性能指標的影響可以忽略；是抽提后瀝青中殘存的粉料對瀝青性能有一定影響，但是只要瀝青中粉料含量介于0.2%0.4%之間，采用針入度、軟化點、延度以及粘度指標來橫向對比瀝青的性能是合理的。2試驗及結果分析根據以上方案，從不同溫度下的混合料中抽提、蒸餾回收瀝青后，測試其各自的溶解度以驗證所還原出瀝青的粉料含量是否符合試驗要求，然后再進行性能指標的測試。從不同施工溫度的瀝青混合料中回收

10、瀝青的溶解度試驗結果見表1。表1 從不同施工溫度的混合料中所回收瀝青的溶解度Tab.1 Solubility of asphalt recovery from different mixtures指標混合料溫度100120140160180溶解度/%99.899.699.899.799.6從表1可以看出，從不同施工溫度的瀝青混合料中所回收的瀝青溶解度都介于99.6%99.8%之間，即粉料含量介于0.2%0.4%之間。因而，可用該回收瀝青進一步測試有關指標來比較瀝青的性能，以確定施工溫度對瀝青混合料中瀝青性能指標的影響。采用現行試驗規程6中的有關方法進行測試，測試指標包括：針入度（25）、軟化點

11、、延度（15）以及粘度（135）。有關測試結果及分析如下。2.1針入度將針入度測試結果匯總到表2中，并繪制針入度-溫度關系曲線，見圖1。表2 不同施工溫度的混合料中瀝青的針入度指標Tab.2 Penetration of asphalt recovery from different mixtures指標原樣瀝青溫拌混合料熱拌混合料10012014016018025針入度/0.1mm86.756.546.538.326.320.1針入度降低率/%10034.846.355.969.776.8殘留針入度比/%10065.253.744.130.323.2注：針入度降低率是指各針入度下降值與原樣瀝

12、青針入度的比率圖1 針入度-溫度關系曲線Fig.1 Penetration-temperature curve針入度是測定瀝青稠度、表征瀝青條件粘度的指標7,8，是我國道路工程中進行瀝青分級的依據9。根據表2和圖1可以看出，針入度隨著混合料溫度的升高直線下降，在混合料溫度達到120時，混合料中瀝青的針入度降低了46.3%；而達到160時，混合料中瀝青的針入度就已經下降了69.7%，即此時的殘留針入度比僅為30.3%。另外根據針入度-溫度變化趨勢可見，在混合料溫度達到150時，回收瀝青的針入度就可下降到30（0.1mm）左右。2.2軟化點將軟化點測試結果匯總到表3中，并繪制軟化點-溫度關系曲線，

13、見圖2。表3 不同施工溫度的混合料中瀝青的軟化點指標Tab.3 Softening point of asphalt recovery from different mixtures指標原樣瀝青溫拌混合料熱拌混合料100120140160180軟化點/50.356.757.662.671.0588.8增加百分率/%0.012.712.921.433.154.2注:增加百分率是各軟化點結果的增加值與原樣瀝青軟化點的比率圖2 軟化點-溫度關系曲線Fig.2 Softening point-temperature curve軟化點則是測定瀝青達到規定條件粘度時的溫度，也是瀝青條件粘度的一種度量7。根

14、據表3和圖2可以看出，軟化點隨著溫度增加而逐漸升高，而且升高的幅度也隨之加快，這表明老化的程度和老化速度都在逐漸增加。施工溫度在120時的混合料其軟化點升高12.9%，瀝青老化程度較小；而在施工溫度達160的混合料其軟化點則升高了33.1%，瀝青老化的程度過大。2.3粘度將從不同混合料中回收瀝青的粘度測試結果匯總到表4中，并繪制粘度-溫度關系曲線，見圖3。表4 不同施工溫度的混合料中瀝青的粘度指標Tab.4 Viscosity of asphalt recovery from different mixtures指標原樣瀝青溫拌混合料熱拌混合料100120140160180135粘度/ (Pa

15、.s)0.5400.8000.8601.2102.82521.000與原樣瀝青的倍數1.01.51.62.25.238.9圖3 粘度-溫度關系曲線Fig.3 Viscosity-temperature curve粘度是瀝青的力學指標10，老化后的瀝青粘度會增大，通過測試粘度指標可直接表征瀝青老化的程度。根據表4可以看出，在100和120下進行溫拌，混合料中瀝青的粘度是原樣瀝青的1.5和1.6倍，而在140，160和180下熱拌，混合料中瀝青的粘度則分別是原樣瀝青的2.2倍，5.2倍和38.9倍，熱拌比溫拌混合料中瀝青的粘度大大增加。從粘度-溫度曲線變化趨勢（見圖3）可以看出，出料及保溫溫度為1

16、50時混合料中瀝青的粘度會急劇增加，這表明超過150的瀝青混合料，其中瀝青膠結料的老化程度會陡然增加。結合到現在瀝青路面的施工，在環境溫度較低時，為保證壓實度瀝青混合料的溫度一般會提高到施工規范要求的上限，甚至超過該上限。這樣完工的路面尚不論其壓實度是否一定就有保證，僅因為其瀝青老化而導致低溫抗裂性的降低就已經與原設計相去甚遠了。所以在此情況下施工可選擇溫拌混合料進行攤鋪，從而既可保證壓實度又不至于使混合料中的瀝青過于老化。2.4延度將延度測試結果匯總到表5中，并繪制延度-溫度關系曲線，見圖4。表5 不同施工溫度的混合料中瀝青的延度指標Tab.5 Ductility of asphalt re

17、covery from different mixtures指標原樣瀝青溫拌混合料熱拌混合料10012014016018015延度/ cm15024.215.66.94.41.4與120條件下延度指標的比率/4 延度-溫度關系曲線Fig.4 Viscosity-temperature curve延度是表征瀝青受到外力拉伸作用時，所能承受塑性變形的能力7。根據表5和圖4可以看出，隨著溫度增加延度下降很快，在140，160和180下熱拌后混合料中瀝青的延度分別是在120溫拌延度的44%，28%和9%。這也從另一方面說明了，采用溫拌技術可大大緩解在施工階段瀝青混合料中瀝青的

18、老化程度。3結論從拌和廠取得不同溫度的瀝青混合料并在相應溫度下保溫5h，經過抽提和蒸餾后從中回收得到瀝青，通過測試回收瀝青的各項性能指標來比較瀝青的老化程度，得出結論如下：針入度隨著混合料溫度的升高而直線下降，混合料溫度在120和160時，其中瀝青的針入度分別降低了46.3%和69.7%。軟化點隨著溫度升高而逐漸增加，混合料溫度在120時其中瀝青的軟化點升高12.9%；而混合料溫度達160時其中瀝青的軟化點則升高33.1%。延度隨著溫度升高下降很快，在140，160和180下熱拌后混合料中瀝青的延度分別是在120溫拌延度的44%，28%和9%。從粘度-溫度關系曲線中可以看出，瀝青混合料的施工溫

19、度達到150以上，其中瀝青的老化程度急劇增加。根據針入度、軟化點以及粘度等各個指標，不同拌和溫度的混合料在施工過程中，其中瀝青的老化程度隨著溫度的升高而增加。在高溫下（例如，160和180）拌制瀝青混合料易使瀝青混合料中的瀝青過度老化，而溫拌瀝青混合料（例如，100和120）中瀝青的老化程度則可大大緩解，有利于保證瀝青路面的耐久性能。參考文獻：1Kandhal1 P.S, Chakraborty S. Effect of Asphalt Film Thickness on Short- and Long-Term Aging of Asphalt Paving Mixtures J . Jou

20、rnal of the Transportation Research Board. 1996,83.2王衡,楊大田.瀝青膜厚度對瀝青混合料老化性質的影響J.重慶交通學院學報,2006,25(2):49.WANG Heng, YANG Datian. Effect of Asphalt Film Thickness on the Aging of Asphalt Paving MixturesJ . Journal of Chongqing Jiaotong University, 2006,25(2):49.3王培荔.瀝青路面老化和再生機理分析J.山西交通科技.2007,(2):14.WAN

21、G Peili. The mechanism analysis of aging and regeneration for bituminous pavement J. Shanxi Science & Technology of Communications. 2007,(2):14.4陳平, 蔣曙萍,黃曉明.老化因素對瀝青性能的影響J.交通科技.2005,(2) :104.CHEN Ping, JIANG Shuping, HUANG Xiaoming. Performance research of aging-asphalt J . Transportation Science & Technology. 2005,(2):104.5王鵬,郭成超,曾凡奇. 瀝青老化分析研究J.公路交通科技:應用技術版.2006,(08):18.WANG Peng, GUO Chengchao, ZENG Fanqi. Analysis of asphalt aging J . Journal of highway and transportation research and development: Application edition .2006,(08):18.6中華人民共和國交通部.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程M.北京:人民交通出版社,2000.Ministry o