沥青老化性能评价技术分析

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【摘 要】沥青薄膜加热试验（TFOT）和沥青旋转薄膜加热试验（RTFOT）是用于评价沥青老化性能的两种试验方法。二者是同一性质的试验，规范规定可以相互代替。但二者的试验条件不同，结合相关理论分析了两种不同方法之间的联系以及对沥青的老化程度的差异。

【关键词】沥青；老化；评价方法

0 引言

沥青老化是指沥青从炼油厂被炼制出来后，在贮存、运输、施工及使用过程中，由于长时间暴露在空气中，在环境因素如受热、氧气、阳光和水的作用下，会发生一系列的挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，同时发生性质变化，导致路用性能劣化的过程。

根据规范《沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2000），沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜加热试验可以模拟沥青在施工期的老化行为，因此适用于测定道路石油沥青加热后的质量损失，并测定残留物的针入度、粘度、延度及脆点等指标的变化，以评定沥青的耐老化性能。

本文通过对我国评价沥青老化的方法和指标进行分析，总结了两种不同方法之间的联系以及对沥青的老化程度的差异。

1 沥青老化评价方法

一般来讲，沥青老化分为短期老化和长期老化两个方面。

短期老化是指沥青在拌和及铺筑过程中的老化。目前通用的评价沥青在拌和过程中的老化程度（即短期老化）的试验方法是薄膜加热试验（TFOT）及旋转薄膜加热试验（RTFOT）。相对于拌和过程中和铺筑过程中的短期老化而言，沥青在路面使用过程中的老化是一个漫长的过程，所以称之为长期老化。我国沥青路面施工规范中规定老化的试验方法是采用薄膜加热试验或旋转薄膜加热试验来进行评价。

①沥青薄膜加热试验

沥青薄膜加热试验简称TFOT。试验方法为：分别注入内直径为140mm的圆盘形盛样皿50g±0.5g沥青，并形成厚度均匀的薄膜。将烘箱加热并保持在163℃，将盛样皿放入烘箱内的转盘上，并以5.5r/min的速度在水平方向上旋转。恒温163℃连续加热5h，即完成了对沥青的老化。随后待沥青试样干燥冷却后测定质量损失以及老化后残留物的各项指标。

②沥青旋转薄膜加热试验

沥青旋转薄膜加热试验简称RTFOT。试验方法为：注入每个盛样瓶35g±0.5g沥青，置于烘箱环形架中的各个瓶位中，并以15r/min的速度在垂直方向上转动。同时以流速4000mL/min的热空气喷入转动着的盛样瓶中的试样中，持续85min，烘箱温度保持在163℃。到达时间后，取出盛样瓶，待冷却后测定质量损失以及老化后残留物的各项指标。

2 两种实验方法的联系与区别

2.1 联系

沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜加热试验都是国际上通行的试验方法，二者的目的相同，都用于评定沥青的耐老化性能。它们可以在室内模拟沥青在施工过程中的老化行为，是同一性质的试验。试验过程均是对沥青在163℃的高温条件下加热，然后测定质量损失以及老化后沥青残留物的各项指标，并计算质量损失、老化后与老化前的针入度比、软化点增值、粘度比、沥青的老化指数以评价沥青的耐老化能力。规范上规定二者可以相互替代。

2.2 区别

沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜加热试验虽然均可以对沥青进行老化，但试验条件有所差异。沥青薄膜加热试验中沥青膜厚度约为3.1mm，试样表面处于静止状态，受热时间较长。而沥青旋转薄膜加热试验中沥青膜更薄，只有5～10μm，受热时间较短，更接近沥青混合料拌和时的实际情况。

但对于聚合物改性沥青，规范上规定采用沥青旋转薄膜加热试验为准。沥青是一种极其复杂的高分子浓溶液，它是由数千种乃至近万种化合物组成的混合物。按照相容性理论，假设沥青是沥青质为溶质，溶于软沥青质为溶剂的浓溶液。随着沥青的老化，沥青及其组分中各种化合物产生脱氢、聚合和氧化等化学变化，导致了沥青中沥青质与软沥青质溶解度参数差值增大，相容性降低，最终表现为沥青路用性能的衰减。

对于RTFOT，沥青薄膜厚度只有5～10μm，并且不断有热空气喷在沥青薄膜的表面，因此沥青薄膜所受热作用的面积远大于TFOT中沥青薄膜的受热面积。此外，TFOT中的沥青试样表面处于静止状态，而RTFOT中盛样瓶以较快的速度转动，使得沥青薄膜与热空气接触的表面在不断地变化，就可以非常充分地受到热空气对其的作用，从而发生的化学变化也更充分更强烈。因此，结合实际试验结果分析表明，沥青旋转薄膜加热试验对沥青的老化作用要略强于沥青薄膜加热试验。因此，建议在评价沥青老化性能时应当注意两种试验方法的差别。

3 结论

（1）沥青的耐老化能力可以通过沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜加热试验两种方法来评价，二者是同一性质的试验。

（2）由于沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜加热试验的试验条件不同，因此对沥青的老化程度也不同。沥青旋转薄膜加热试验对沥青的老化作用要强于沥青薄膜加热试验。

【参考文献】

[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]中华人民共和国交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）[S].北京：人民交通出版社，2000.

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