瀝青在不同光熱耦合條件下瀝青的宏觀老化特征，推薦采用針入度比作為評價(jià)瀝青老化程度及抗老化性能的關(guān)鍵指標(biāo)。采用紅外光譜、核磁共振氫譜微觀方法和宏觀的三大指標(biāo)建立瀝青耦合老化后的聯(lián)系。宏觀指標(biāo)雖能在一定程度上較好地反映瀝青的老化性能，但瀝青作為一種膠體，其流動和變形等特性在路用性能中起至關(guān)重要的作用。因此，對常用摻量為4.5%的SBS 改性瀝青，進(jìn)行不同方式耦合（光熱（GR）、光荷（GH）、熱荷（HR））老化，從瀝青流變指標(biāo)出發(fā)，分析不同耦合方式老化前后的復(fù)數(shù)剪切模量、相位角、勁度模量和蠕變速率的變化情況，并結(jié)合紅外光譜試驗(yàn)分析瀝青內(nèi)部官能團(tuán)變化。
材料與SBS 改性瀝青的制備
本文選用東海AH-70 基質(zhì)瀝青和岳陽石化生產(chǎn)的星型SBS 改性劑YH4306，瀝青針入度儀選用上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司生產(chǎn)的SYD-2801型，其摻量為瀝青質(zhì)量的0.03%。將基質(zhì)瀝青加熱至180℃，把稱量好的SBS加入到基質(zhì)瀝青中，溶脹時(shí)長30min。以3500r/min 的剪切速度進(jìn)行30min 的高速剪切，然后加入穩(wěn)定劑然后發(fā)育溶脹60min。制得摻量為4.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的SBS 改性瀝青。本文通過采用室內(nèi)控制，模擬實(shí)際瀝青路面耦合老化的過程，并測量老化后的瀝青相關(guān)指標(biāo)，其主要的試驗(yàn)方法如下。
1）耦合老化試驗(yàn)：成型標(biāo)準(zhǔn)瀝青混合料車轍板試件，將其置于改進(jìn)后的動穩(wěn)定度儀內(nèi)。然后通過控制老化過程中紫外光強(qiáng)度、老化溫度、輪轍作用次數(shù)，使其產(chǎn)生不同方式的耦合老化。其中，通過控制紫外光強(qiáng)度為40 mw/cm2 和老化時(shí)長為120 h，模擬在自然環(huán)境下瀝青在經(jīng)歷長達(dá)5 個(gè)月后的真實(shí)老化情況[9]；采用82℃的溫度作為試驗(yàn)溫度，加速模擬實(shí)際路面高溫老化；設(shè)定車輪行駛速度為72 次/min，其接地壓強(qiáng)為0.7 MPa，以模擬行車荷載作用。根據(jù)上述的老化時(shí)長、行駛速度，可計(jì)算出對應(yīng)的輪載作用次數(shù)為518400 次。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中對公路分級的規(guī)定，其大致相當(dāng)于二級公路的交通流量下車輛荷載作用時(shí)長5 個(gè)月。
2）抽提試驗(yàn)：首先，將不同耦合老化作用后的瀝青混合料車轍板試件進(jìn)行機(jī)械破碎。其次，使用三氯乙烯溶液浸泡瀝青混合料48h，將老化后的瀝青從混合料中抽提分離出來，并使用離心機(jī)分離混合液中的殘留礦粉。最后使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收老化瀝青。
3）溫度頻率掃描試驗(yàn)：試驗(yàn)溫度為5~75℃，每10℃進(jìn)行一次頻率掃描，掃描頻率設(shè)置為從0.1Hz 到30Hz。其中，在5~25℃試驗(yàn)采用8mm 的模具和2mm 間隙，在25~75℃采用25mm 模具和1mm 間距。
4）低溫彎曲流變試驗(yàn)：采用CANNON 產(chǎn)的彎曲流變儀，并按照規(guī)范T0627-2011 直接對不同耦合老化后的瀝青在-6℃、-12℃、-18℃、-24℃的溫度下勁度模量S 和蠕變斜率m進(jìn)行測量。
5）紅外光譜試驗(yàn)：采用Bruker Tensor27 紅外光譜儀，利用全散射ATR 配件進(jìn)行紅外光譜測試。其測試范圍為500~4000cm-1。
特殊的，經(jīng)過光熱耦合老化后，瀝青相位角主曲線顯著低于其他兩種耦合老化方式，其中主曲線的左段由原來向下彎曲變成了向上彎曲，并且在曲線中段產(chǎn)生一段平臺區(qū)，這一現(xiàn)象說明光熱耦合老化對SBS 改性瀝青的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大的影響。在平臺區(qū)瀝青的相位角保持不變，可以認(rèn)為是由于在這一階段瀝青的彈性存儲模量與損耗模量同步變化。另外，可以看出曲線的平臺段的起始頻率隨著老化的進(jìn)行逐漸變小，這說明光熱老化使瀝青的頻率敏感性降低，這一現(xiàn)象也解釋了老化瀝青的高溫抗車轍能力提升的原因。同時(shí)，在光熱老化過程中，瀝青的相位角有逐漸減小的趨勢，表現(xiàn)為瀝青的彈性成分逐漸增大。傅里葉紅外光譜試驗(yàn)是石油瀝青及聚合物化學(xué)研究最常用的研究方法之一，可以根據(jù)檢測物的紅外光譜中吸收峰的強(qiáng)度、位置和形狀來分析檢測物分子中包含哪些基團(tuán)，從而推斷檢測物的分子結(jié)構(gòu)。
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