摘  要  在现行规范中只有评价沥青短期老化的指标，而在使用期间的老化却没有相应的评价方法。本次研究利用美国的压力老化容器对两种沥青进行不同时间的老化，考察各老化阶段残留物的常规指标随老化时间的变化情况。试验数据表明，对所选用的两种沥青而言，短期老化后残留物的部分老化指标能够预示长期抗老化能力，所以可以作为评价沥青抗老化能力的依据。这个结论可以为深入研究适合我国国情的抗老化指标提供参考。
关键词  沥青老化压力老化容器指标探讨

    1. 前言
    自从SHRP提出用PAV试验来模拟沥青在使用期间的老化后，大家开始重新审视现行规范中评价老化的指标。目前我国只能在已有测试手段的基础上对常规指标进行分析，考察它们是否也可以用以评价沥青的抗长期老化能力。在现行规范中，评价沥青抗短期老化能力的指标有，残留针入度比、残留延度、软化点增量、质量损失、粘度比、老化指数等等。它们随老化时间的变化规律如何，以及它们是否可以作为整体抗老化能力的评价依据，本文将结合实际试验数据加以探讨。
    2. 指标评价
    本次研究选用了两种70#在国内广泛应用的进口沥青A和B，对其不同老化阶段残留物的常规指标进行了测定。不同老化阶段是指原样沥青、TFOT5h和PAV5h、10h、15h、20h。一般来说，A沥青的整体路用性能要优于B 沥青，包括沥青的抗老化能力。
    2.1 质量损失
    表1列出了两种沥青不同老化阶段残留物的质量增加百分比，以及在同一老化时间下两种沥青质量增加百分比之间的差值。图1是质量增加百分比随老化时间的变化趋势图。

不同老化阶段的质量增加百分比/%   表1

图1 质量增加百分比随老化时间的变化规律
    现行规范要求沥青短期老化时质量的损失不能超过0.6%~1.3%，而试验结果却显示沥青在短期老化后质量是增加的，增加百分比为0.06%和0.069%。而且随着老化时间的推移，增加的质量也有所增大但最后趋于稳定，最大的也只有0.520%。从表! 还可以知道，沥青.增加量大于沥青A，说明沥青B在老化过程中发生了较多的变化，其抗老化能力较沥青A稍差。但是两种沥青之间的质量变化情况相差很小，最大的也只不过0.07%，这么小的数值很容易淹没在试验误差中。在老化过程中，轻质油分挥发将使质量损失，但与此同时发生的沥青氧化将使质量增加，所以最后表现出来的质量变化不能真实地表征沥青的抗老化能力。因此，现行的质量损失指标是否真能控制沥青的老化性能还有待于进一步研究。
    2.2 残留延度
    由于“八五”研究表明，10℃、5cm/min条件下的延度能很好地表征沥青的低温性能，所以本次研究对老化前后都测10℃条件下的延度。具体试验结果见表2。图2是延度值随老化时间的变化趋势图。

不同老化阶段的10℃延度/cm      表2

    从表2和图2可以知道，短期老化对延度的影响很大。原样沥青B延度大于100cm，但是经过TFOT5h后再测其延度与原本延度只有35.7m的沥青A相差无几，仅有4cm的差距。在压力老化阶段，两种沥青的延度没有发生较大的变化，几乎相等。这说明老化对沥青延度的影响主要发生在短期老化阶段。由于10℃延度能够表征沥青的低温抗裂性，所以短期老化后的低温性能优劣也就表示长期老化后的低温性能情况。从本次试验数据来看，在TFOT5h、PAV10h和PAV15h时沥青A 的延度较沥青B大，说明沥青A低温性能较沥青B优，这个结果与我们的一般认识一致。至于为什么PAV15h和PAV20h时沥青B延度大于沥青A，很可能是由于延度值太小，两种沥青延度之间的差距淹没在了试验误差中，也就是说我们看到的延度值排序不是沥青真正的低温性能表征，而是试验误差的一种表现。这也是选用短期老化后的延度代替长期老化后的延度的又一个原因。
　

图2    10℃延度随老化时间变化的规律

    由于10℃延度只是代表沥青某一状态下的低温抗裂性，其值不能说明沥青的抗老化能力。由于老化对沥青延度的影响主要发生在短期老化阶段，所以可以从10℃延度在短期老化阶段发生的变化大小来评价沥青的抗老化能力。由试验结果可以知道，沥青A的抗老化能力优于沥青B，这与一般认识一致。
    2.3 残留针入度比
    表3列出了两种沥青不同老化阶段的针入度值。图3~ 图5表示不同试验温度下两种沥青的针入度比随老化时间的变化规律。这里的针入度比是指不同老化时间下针入度与原样沥青的针入度之间的比值。

不同老化阶段的针入度值/0.1mm     表3

    从图3~图5可以知道，老化对针入度的影响很大，随着老化时间的推移针入度逐渐减小，而且幅度很显著。这说明用针入度比作为评价沥青的老化性能指标可以较精细地察觉老化对沥青的影响。从图上还可以知道，除了30℃、PAV5h可能是试验误差外，其它在不同试验温度下，不同老化阶段两种沥青之间的针入度比的排序是一致的。这说明短期老化后的针入度比可以预示长期老化后的针入度比。比较图4和图3与图5可以发现，在图4中，沥青B的针入度比大于沥青A，而在图3和图5中却是相反。这说明不同沥青的针入度比大小排序情况还可能与试验温度有关。

    2.4 残留粘度比
    表4列出了两种沥青不同老化阶段60℃粘度值。图6表示各种老化阶段残留物的粘度比值随老化时间的变化规律。

不同老化阶段的60℃粘度值/Pa.s      表4

图6    60℃粘度比随老化时间的变化规律

    从表4和图6可以知道，与针入度比一样，老化对60℃粘度比的影响也很大，而且两种沥青在不同老化阶段的粘度比大小排序一致。这也说明可以用短期老化后的60℃粘度比预测长期老化后的60℃粘度比。但值得注意的是，由试验结果得到的结论却是沥青B的抗老化能力较沥青A优，这与一般认识不一致。这个现象说明用不同指标评价沥青的性能优劣可能会得到不同的结论，
    2.5 残留软化点（表5）

不同老化阶段的软化点    表5

    如图7所示，两种沥青的软化点增量随老化时间的推移而逐渐变化，而且在不同老化阶段，两种沥青的软化点增量大小排序一致。这说明短期老化后的软化点增量可以预示长期老化后的软化点增量。根据试验数据可知，沥青B经老化后软化点的增加量较沥青A大，说明其抗老化能力没有沥青A好，这也与我们的一般认识相一致。
                             

图7 软化点增量随老化时间的变化情况

    2.6 老化指数C（表6）

不同老化阶段的老化指数        表6

    如图8所示，老化指数随老化的变化很明显，而且两种沥青在不同老化阶段的老化指数大小排序一致，所以认为老化指数可以控制沥青的抗老化性能。只要测定短期老化后的老化指数就可以预示长期抗老化能力。

                                            图8 老化指数随老化时间变化的规律
    2.7 针入度指数PI （表7）
     在“八五”所建议的沥青技术要求中，针入度指数PI成了评价沥青的核心指标，所以考察PI随老化时间的变化情况是一件有意义的事情。
                                             不同老化阶段的针入度指数PI    表7

    如图9所示，老化对沥青的PI影响也很明显，而且短期老化对PI的影响效果与长期老化对沥青的影响趋势一致，所以也可以用短期老化前后$1 的变化情况来说明沥青的抗老化性能。
                
                                        图9   PI随老化时间的变化规律
    3. 结论
    由本次试验数据可以知道，除了质量损失指标有点不足外，所选用两种沥青短期老化后的延度减少量、软化点增加量、残留针入度比、残留60℃粘度比、老化指数C及针入度指数PI增加量等指标都能够预示长期抗老化能力，所以可以用短期老化后的这些指标值评价这两种沥青的抗老化性能，包括在使用期间的老化。但也应注意不同指标评价的结果会有所不同。对试验结果分析得到的结论仅适用于本次研究所采用的两种70# 进口沥青，其它沥青是否有相似的结论有待大量的试验研究。
PAV试验模拟老化的两个主要措施：100℃试验温度、2.1MPa气压，都是为了提高沥青的老化程度。所以PAV与TFOT或RTFOT最大的差别在于对沥青的老化程度不同，这也可以从本文中的试验数据分析得到。因此，短期老化试验指标可以评价抗老化包括抗长期老化的能力。而由于我国现在不能大规模使用PAV设备，所以考察常规老化指标随老化时间的变化规律可以为深入研究适合我国国情的老化指标提供参考。