热老化时间和老化温度对沥青混合料性能的影响分析

抖音快讯 2025年08月08日 21:47 1 admin

潘瑞生

南阳市公路工程处河南南阳 473000

摘要：为了模拟和研究外部环境对现场施工的沥青混合料性能影响，本文分别选取温度和老化时间两个指标来模拟沥青混合料的出场温度和运距较远带来的热老化影响。

关键词：热老化时间；老化温度；混合料性能；影响分析

高寒地区施工周期较短，经常面临低温天气和运距较远的施工现状，对现场施工控制带来严峻的考验，施工当中，施工单位往往通过提高混合料出场温度的措施来保证沥青混合料的到场温度。沥青混合料对温度的敏感度很大，温度越高混合料的流动性相对较好，比较利于压实，但同时，过高的温度又导致沥青混合料出现早期老化，影响沥青混合料的路用性能和使用寿命。

1.室内老化试验

本文以110号沥青混合料为例，正常出料温度为135~155℃，废弃温度为185℃。研究以155℃的基准到场温度提高10℃、20℃的施工状况和混合料性能，即温度条件155℃、165℃、175℃。并设定混合料的老化时间到为2h、3h和4h。试验方案如图1所示。

图1 110号沥青混合料现场施工环境的室内模拟实验设计方案

实验选择相同级配下的AC-13沥青混合进行室内马歇尔试验，研究混合料的常规性能，同时对两种提高温度老化2小时后的混合料进行回收沥青针入度试验，并与正常未老化前的沥青进行对比，研究沥青混合料的老化衰减性能。

试验所用AC-13沥青混合料级配如表1所示：

表1 对比试验所用AC-13沥青混合料级配

筛孔尺寸（mm）各标级配	通过方孔筛的百分率（%）
16.0	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
试验级配	100	97.2	73.9	46.7	31.5	22.9	17	11.7	9	6.4
级配上限	100	100	85	68	50	38	28	20	15	8
级配下限	100	90	68	38	24	15	10	7	5	4

2.试验结果及分析

在上述级配下，温度为155℃、165℃、175℃，老化时间到分别为2h、3h和4h时的AC-13沥青混合进行室内马歇尔试验结果如表2-4所示：

表2 140℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标

h	2	3	4
稳定度（kN）	13.14	12.27	16.45
流值(0.1mm)	41.3	40.6	51.9
空隙率（%）	4.2	3.3	2.2

表3 160℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标

h	2	3	4
稳定度（kN）	15.38	16.23	17.68
流值(0.1mm)	47.6	53.8	57.3
空隙率（%）	3.2	2.2	2.45

表4 180℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标

h	2	3	4
稳定度（kN）	16.87	17.82	16.33
流值(0.1mm)	63.2	39.9	49
空隙率（%）	2.63	2.53	2.96

考虑到高寒地区110号沥青混合料正常出料温度为135~155℃，按正常的出料温度140℃，沥青混合料随老化时间延长，其马歇尔性能指标变化趋势如图2所示：

图2 140℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标变化趋势图

由表2-4和图2可知，随着老化时间的延长，140℃下沥青混合的稳定度先降低后升高，空隙率逐步下降，流值在2h和3h的变化不大，4h后增大约25%，表明随老化时间的延长，沥青混合料的整体性能出现突变。稳定度值和流值的增大说明混合料的刚性变强而柔性变差，不利于混合料的低温性能发展。流值增大间接表明沥青胶结料的粘性下降，变形性增大，实际路面施工时较容易出现松散现象，空隙率变小会导致超密现象。

对比研究马歇尔试件在不同温度下随老化时间延长的三大指标的变化趋势，如图3所示

图3马歇尔性能指标随老化时间延长的变化趋势图

以上试验对比结果表明，随着温度升高和老化时间的延长，沥青混合料马歇尔指标整体表现为空隙率降低，稳定度升高，但流值出现较大偏差，在老化4h后，各温度下沥青混合料的空隙率和稳定度变化基本趋于一致，而流值在老化2h时随温度升高而升高，老化3h和4h的流值曲线表现出明显的拐点，即在160℃出现峰值后再降低，三个温度下3h老化曲线的流值幅度变化最剧烈，说明老化3h对沥青混合料的变形性影响最大。实际施工过程当中混合料的老化时间也应控制在3h以内。结合稳定度和空隙率控制指标来看，从140℃到160℃，混合料的指标变化幅度最大，说明这个区间混合料的对老化的敏感性最强。随着温度升高到180℃，混合料基本指标均不满足规范要求，建议混合料的老化温度不超过160℃。

对各温度下的马歇尔老化试件进行抽提试验，并与原样沥青进行针入度值比较，研究各温度下不同老化时间时沥青的残留针入度比（25℃），试验结果如表5所示：

表5 各温度下混合料随老化时间延长抽提沥青残留针入度比值

残留针入度时间比（25℃）	2h	3h	4h
140℃	72.7	70.3	68.3
160℃	68.4	66.0	64.4
180℃	64.1	62.1	60.6

图4 各温度下不同老化时间抽提沥青残留针入度比值变化趋势图

由图4可知，不同温度时，随着时间的延长，残留针入度比值不断减小，同时随温度的升高残留针入度比值也逐渐减小，但温度的影响因素明显大于时间延长的影响，说明温度引起的老化比时间延长引起的老化对沥青混合料性能的影响更大。

3.结论

本文研究了不同摊铺温度下沥青混合料的老化现象，室内研究发现温度引起的老化现象较明显，温拌技术可以有效降低沥青混合料的施工温度，其施工性能依然良好。

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