沥青热氧和紫外光老化特性

沥青混合料在生产和服役期间，由于受热、 氧、紫外光等气候因素的作用，沥青的组分和结构发生改变，造成结合料和混合料路用性能劣化，从而诱发路面病害。造成沥青老化的主要原因是空气与沥青中部分强极性官能团发生氧化。为了评价老化对沥青性质的影响，美国 SHＲP 开发了旋转 薄 膜 烘 箱 老 化 ( ＲTFOT) 和 压 力 老 化( PAV) 试验，分别模拟沥青结合料在生产过程的短期老化和使用过程的长期老化，并对老化后的沥青结合料进行评价，以确定其性能等级。沥青的 ＲTFOT、PAV 及 60 ℃ 烘箱老化特性，认为 3 种老化方式本质都是沥青发生了氧化反应。当涉及聚合物改性沥青时问题会变得复杂，因为其老化过程同时包含了聚合物老化和沥青老化两种行为。在苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物( SBS)改性沥青老化过程中存在 SBS 改性剂降解造成的聚合物分子量减小和沥青氧化引起的分子量增大两种不同效应。SBS 改性沥青老化可划分为 2 个阶段: 第一阶段，沥青吸氧速率较慢，SBS 降解; 第二阶段，沥青吸氧速率显著增大，小分子比例减少。借助傅里叶红外光谱和原子力显微镜，可以观察到 SBS 改性沥青在老化过程中形态和结构发生了变化，SBS 改性沥青在老化时伴随有丁二烯 C =C 键的断裂。

而在高纬度地区，紫外光( UV) 辐射造成的沥青老化进一步加剧了问题的复杂性沥青紫外光老化机理与热老化明显不同。沥青在紫外老化过程中，沥 青 质“蜂 形”结 构 体 积 变 小，而数量增多。杨震等研究发现，室温下 SBS 改性沥青与基质沥青均有类似蜂型结构，老化后蜂型结构发生聚集。综上，尽管目前对基质沥青和SBS 改性沥青老化研究较多，但主要集中在热氧老化模拟和评价; 近年来，虽然沥青的紫外光老化是研究热点之一，由于需要专门的紫外光老化模拟装置，关于紫外光与热氧老化耦合作用对 SBS 改性沥青老化特性的影响研究相对较少; 此外，工程单位试验条件有限，迫切需要一种借助现有仪器设备即可评估沥青耐紫外光老化性能的方法。

采用一种星型 SBS 改性剂和 2 种基质沥青制备了 2 种 SBS 改性沥青，分别对其进行热氧老化和热氧+紫外光耦合老化试验，借用上海昌吉地质仪器有限公司沥青设备来测定不同老化时间的试样测试针入度、延度、软化点和表观黏度，分析老化方式和时间对 SBS 改性沥青主要技术性质的影响规律，探索建立 SBS 改性沥青老化动力学方程，以期为高海拔地区 SBS 沥青筛选提供参考。