沥青老化性能评价指标相关性研究 蔡凤杰!,姚冬冬2,冯振刚',李新军,栗培龙 (1长安大学公路学院,西安71006 2吉林省交通科学研究所,长春130012) 搞要:选用了7种不同产地的沥青(SK-70、SL-70、QP-70、PJ-90、TH-90、SK90、TY 90),通过室内加速模拟试验对其进行了薄膜烘箱试验和紫外光老化试验,分别采用常規 试验方法(针入度、软化点、延度和黏度)和动态剪切流变仪(DSR)研究了不同沥青的 老化性能,通过数值拟合的方法,建立了不同老化性能评价指标(残留针入度比、延度保 留率、软化点增量、黏度老化指数、复述剪切模量指数和相位角指数)之间的相关性。结 果表明,黏度老化指数与复数剪切模量指数之间呈现正相关线性关系,而与相位角指数之 间为负相关线性关系。残留针入度比、延度保留率、软化点增量与复数剪切模量指数、相 位角指数之间不存在明显的相关关系。 关镳词:沥青老化性能评价指标相关性 中图分类号:U580 Study on the correlation of evaluation indexes of asphalt aging performance CAl Feng-jie, YAO Dong-dong, FENG Zhen-gang, LI Xin-jun, LI Pei-long (2. Jilin n(1. School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064) Provincial Transport Scientific Research Institute, Changchun, 130012) Abstract: Seven kinds of bitumen(SK-70, SL-70, QP-70, PJ-90, TH-90, SK-90, TY-90) from different producing areas were selected for the film oven test and ultraviolet aging test respectively through the indoor accelerated simulation test. The aging performance of different bitumen was studied by conventional test methods(penetration, softening point, ductility and viscosity)and dynamic shear rheometer(DSr)to establish the correlation between different aging performance evaluation indexes(residual penetration ratio, ductility retention, softening point increment, viscosity aging index, complex shear modulus index and phase angle index) through numerical fitting method. The results show that there is a positive correlation between the viscosity aging index and the complex shear modulus index, and a negative correlation between the viscosity aging index and the phase angle index. There is no significant correlation between residual penetration ratio, ductility retention rate, softening point increment and complex shea modulus index, phase angle index Key Words: asphalt; aging performance; evaluation index; correlation 一、引言 沥青作为一种筑路材料已经在公路工程中大规模应用,随着沥青路面使用年限的增 加,由于沥青老化导致的路面病害逐步显现,因此沥青的老化特性受到广泛关注。目前 项目来源:吉林省交通运输科技项目(2018-1-4),中央高校基本科硏业务費资助项目(300102219216) 通讯作者:冯振刚(1986—),男,河南项城人,副教授,硕士生导师( fengzhengangtop@126cm,主要从 事道路建筑材料方面的研究 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
沥青老化性能评价指标相关性研究 蔡凤杰1，姚冬冬 2，冯振刚 1，李新军 1，栗培龙 1 （1 长安大学公路学院，西安 710064） (2 吉林省交通科学研究所，长春 130012） 摘要：选用了 7 种不同产地的沥青（SK-70、SL-70、QP-70、PJ-90、TH-90、SK-90、TY- 90），通过室内加速模拟试验对其进行了薄膜烘箱试验和紫外光老化试验，分别采用常规 试验方法（针入度、软化点、延度和黏度）和动态剪切流变仪（DSR）研究了不同沥青的 老化性能，通过数值拟合的方法，建立了不同老化性能评价指标（残留针入度比、延度保 留率、软化点增量、黏度老化指数、复述剪切模量指数和相位角指数）之间的相关性。结 果表明，黏度老化指数与复数剪切模量指数之间呈现正相关线性关系，而与相位角指数之 间为负相关线性关系。残留针入度比、延度保留率、软化点增量与复数剪切模量指数、相 位角指数之间不存在明显的相关关系。 关键词：沥青 老化性能 评价指标 相关性 中图分类号：U580 Study on the correlation of evaluation indexes of asphalt aging performance CAI Feng-jie1，YAO Dong-dong2 , FENG Zhen-gang 1 , LI Xin-jun1 , LI Pei-long1 (1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an 710064) (2. Jilin Provincial Transport Scientific Research Institute, Changchun, 130012) Abstract: Seven kinds of bitumen (SK-70, SL-70, QP-70, PJ-90, TH-90, SK-90, TY-90) from different producing areas were selected for the film oven test and ultraviolet aging test respectively through the indoor accelerated simulation test. The aging performance of different bitumen was studied by conventional test methods (penetration, softening point, ductility and viscosity) and dynamic shear rheometer (DSR) to establish the correlation between different aging performance evaluation indexes (residual penetration ratio, ductility retention, softening point increment, viscosity aging index, complex shear modulus index and phase angle index) through numerical fitting method. The results show that there is a positive correlation between the viscosity aging index and the complex shear modulus index, and a negative correlation between the viscosity aging index and the phase angle index. There is no significant correlation between residual penetration ratio, ductility retention rate, softening point increment and complex shear modulus index, phase angle index. Key Words：asphalt；aging performance；evaluation index；correlation 一、 引言 沥青作为一种筑路材料已经在公路工程中大规模应用，随着沥青路面使用年限的增 加，由于沥青老化导致的路面病害逐步显现，因此沥青的老化特性受到广泛关注[1]。目前 项目来源：吉林省交通运输科技项目（2018-1-4），中央高校基本科研业务费资助项目（300102219216） 通讯作者：冯振刚(1986—)，男，河南项城人，副教授，硕士生导师(fengzhengangtop@126.com)，主要从 事道路建筑材料方面的研究
沥青老化性能的评价方法较多,我国一般采用沥青老化前后针入度、延度、软化点和黏 度的变化量来评价其老化性能24,美国公路战略研究计划(SHRP)中通过动态流变剪切 试验(DSR)测量沥青的复数剪切模量(G)和相位角(δ)也可用于评价沥青老化过程中 的黏弹性变化,预测沥青抵抗车辙和疲劳开裂的能力。已有研究表明,采用这两种评价 体系来评价沥青的老化性能得到的结果往往不太一致,这是因为沥青是一种典型的黏弹性 材料,三大指标评价体系是基于经验的方法,而动态剪切流变方法是基于材料流变学理论 提出来的,对于沥青的黏弹特性表征更加准确1。虽然采用两种评价体系对沥青老化性 能的研究已有较多报道,但是关于两种评价体系中沥青老化性能指标相关性的研究相对较 少凵2。因此,针对沥青老化性能流变学指标与常规指标相关性进行研究,对于深入理解两 种评价体系在沥青老化性能研究中的异同,科学评价沥青材料的老化性能具有重要的理论 与实际意义。 本文选用7种不同产地的沥青,通过室内加速模拟试验对其进行薄膜烘箱老化和紫外 光老化,分别采用国内常规试验方法(针入度、延度、软化点和黏度试验)和美国SHRP 推荐的DSR法对老化前后的沥青试样进行性能测试,借助不同的老化性能指标(残留针入 度比、延度保留率、软化点增量、黏度老化指数、复述剪切模量指数和相位角指数),通 过数值拟合的方法,建立了不同老化性能评价指标之间的相关性,提出了有效的沥青老化 性能评价指标相关性模型。 二、实验部分 (一)原材料 选择7种具有代表性的不同产地的道路石油沥青SK-70、SL-70、QP-70、PJ-90、TH 90、SK-90、TY-90,沥青的物理性能如表1所示 表1沥膏的物理性能 沥青针入度/(25℃,0.Imm)延度/(10℃,cm)软化点(℃)黏度/(60℃,Pas) SK-70 21.6 47.5 22.5 47.5 210 QP-70 15.9 47.6 132.5 473 126 61.6 44.8 115.5 44.5 TY-90 81 648 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
沥青老化性能的评价方法较多，我国一般采用沥青老化前后针入度、延度、软化点和黏 度的变化量来评价其老化性能[2-4]，美国公路战略研究计划（SHRP）中通过动态流变剪切 试验（DSR）测量沥青的复数剪切模量（G *）和相位角（δ）也可用于评价沥青老化过程中 的黏弹性变化，预测沥青抵抗车辙和疲劳开裂的能力[5-8]。已有研究表明，采用这两种评价 体系来评价沥青的老化性能得到的结果往往不太一致，这是因为沥青是一种典型的黏弹性 材料，三大指标评价体系是基于经验的方法，而动态剪切流变方法是基于材料流变学理论 提出来的，对于沥青的黏弹特性表征更加准确[9-11]。虽然采用两种评价体系对沥青老化性 能的研究已有较多报道，但是关于两种评价体系中沥青老化性能指标相关性的研究相对较 少[12]。因此，针对沥青老化性能流变学指标与常规指标相关性进行研究，对于深入理解两 种评价体系在沥青老化性能研究中的异同，科学评价沥青材料的老化性能具有重要的理论 与实际意义。 本文选用 7 种不同产地的沥青，通过室内加速模拟试验对其进行薄膜烘箱老化和紫外 光老化，分别采用国内常规试验方法（针入度、延度、软化点和黏度试验）和美国 SHRP 推荐的 DSR 法对老化前后的沥青试样进行性能测试，借助不同的老化性能指标（残留针入 度比、延度保留率、软化点增量、黏度老化指数、复述剪切模量指数和相位角指数），通 过数值拟合的方法，建立了不同老化性能评价指标之间的相关性，提出了有效的沥青老化 性能评价指标相关性模型。 二、实验部分 （一）原材料 选择 7 种具有代表性的不同产地的道路石油沥青 SK-70、SL-70、QP-70、PJ-90、TH- 90、SK-90、TY-90，沥青的物理性能如表 1 所示。 表 1 沥青的物理性能 沥青 针入度/（25℃，0.1mm） 延度/ (10℃，cm) 软化点/(℃) 黏度/ (60℃，Pa·s) SK-70 68 21.6 47.5 208 SL-70 75 22.5 47.5 210 QP-70 72 15.9 47.6 257 PJ-90 89 132.5 47.3 126 TH-90 93 61.6 44.8 189 SK-90 88 115.5 44.5 144 TY-90 81 5.3 57.4 648
(二)老化试验 1.薄膜烘箱试验(TFOT) 按照JTGE20-20l!r0609-201l的规定在⑧82型沥青薄膜烘箱中进行试验。烘箱温度保 持在(163±1)℃,老化时间5h 2.紫外光(UV)老化试验 紫外光(UV)老化采用LHX-205型智能数控光热老化箱进行试验,将TFOT老化后 的沥青试样放入光热老化箱中,UV强度为800gW/cm2,温度控制在60℃,老化时间为 三)性能测试 针入度 釆用SYD-280F型沥青针入度试验仪,按照JTGE20-200604-2011规定对沥青针 入度进行测试,试验温度为(25±0.1)℃,贯入时间为5,单位以0.1mm表示。 2.延度 采用SYD-4508C型数控低温沥青延度仪,按照JIGE20-2011/0605-2011规定对沥青 延度进行测试,测试温度为10℃,拉伸速度为5cm/min,单位以cm表示 3.软化点 利用SYD-2806E型自动沥青软化点试验器,按照JTGE20-2011/0606-2011规定对沥 青软化点进行测试,初始加热温度为(5±0.5)℃,升温速率为(5±0.5)℃/min,单位以℃ 表示 4.粘度 本文采用DV-Ⅱ+Pro型 Brookfield旋转粘度计,按照JTGE20-2011/0625-2011标准 规定测试沥青的粘度,测试温度为60℃。 5动态剪切流变性能 采用MCR-102型动态剪切流变仪(DSR)测试沥青试样的动态剪切流变性能。沥青试 样在应变控制模式下进行温度扫描试验,频率控制在10rads,温度控制范围20-70℃,加 热速率2℃/min,平板直径为25mm,两个平板之间的间距为1mm 通过DSR测试得到的7种沥青的复数剪切模量(G)和相位角(δ)。G是沥青材料 在重复剪切变形时的总阻力大小,δ代表了材料黏性与弹性的比例。绝对弹性材料的δ为 0°,绝对黏性材料的δ接近90°,黏弹性材料的δ介于0~90°。一般情况下,沥青兼具黏弹 性,通过测试G’和δ可以了解其在使用状态下的黏弹特性。本文采用沥青25℃的G和 进行老化性能分析。 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
（二）老化试验 1. 薄膜烘箱试验（TFOT） 按照 JTG E20-2011/T0609-2011 的规定在 82 型沥青薄膜烘箱中进行试验。烘箱温度保 持在（163±1）℃，老化时间 5h。 2. 紫外光（UV）老化试验 紫外光（UV）老化采用 LHX-205 型智能数控光热老化箱进行试验，将 TFOT 老化后 的沥青试样放入光热老化箱中，UV 强度为 800W／cm 2，温度控制在 60℃，老化时间为 6d。 （三）性能测试 1. 针入度 釆用 SYD-2801F 型沥青针入度试验仪，按照 JTG E20-2011/T0604-2011 规定对沥青针 入度进行测试，试验温度为（25±0.1）℃，贯入时间为 5s，单位以 0.1mm 表示。 2. 延度 采用 SYD-4508C 型数控低温沥青延度仪，按照 JTG E20-2011/T0605-2011 规定对沥青 延度进行测试，测试温度为 10℃，拉伸速度为 5cm/min，单位以 cm 表示。 3. 软化点 利用 SYD-2806E 型自动沥青软化点试验器，按照 JTG E20-2011/T0606-2011 规定对沥 青软化点进行测试，初始加热温度为（5±0.5）℃，升温速率为（5±0.5）℃/min，单位以℃ 表示。 4. 粘度 本文采用 DV-Ⅱ+Pro 型 Brookfield 旋转粘度计，按照 JTG E20-2011/T0625-2011 标准 规定测试沥青的粘度，测试温度为 60℃。 5. 动态剪切流变性能 采用 MCR-102 型动态剪切流变仪（DSR）测试沥青试样的动态剪切流变性能。沥青试 样在应变控制模式下进行温度扫描试验，频率控制在 10rad/s，温度控制范围 20-70℃，加 热速率２℃/min，平板直径为 25mm，两个平板之间的间距为 1mm。 通过 DSR 测试得到的 7 种沥青的复数剪切模量（G *）和相位角（δ）。G *是沥青材料 在重复剪切变形时的总阻力大小，δ 代表了材料黏性与弹性的比例。绝对弹性材料的 δ 为 0°，绝对黏性材料的 δ 接近 90°，黏弹性材料的 δ 介于 0~90°。一般情况下，沥青兼具黏弹 性，通过测试 G *和 δ 可以了解其在使用状态下的黏弹特性。本文采用沥青 25℃的 G *和 δ 进行老化性能分析
三、结果与讨论 (一)沥青老化前后的物理性能与流变性能分析 1.物理性能分析 7种沥青老化前后的物理性能如表2所示。由表2可知,老化后沥青的针入度和延度 减小,软化点和黏度增大,表明沥青老化后变硬、变脆、延伸率降低、黏结力增强。与 TFOT老化相比,UⅤ老化后沥青针入度和延度的下降程度,以及软化点和黏度的增加程度 均较大,表明UⅤ老化对沥青性能的影响大于TFOT老化。 表2不同沥青老化前后的物理性能 沥青针入度/(25℃,0.mm)延度/(10℃,cm)软化点(℃)黏度/(60℃,Pas) SK:70 21.6 47.5 TFOT UV6d 55.1 SL-70 22.5 47.5 210 TFOT 376 UV6d 36 4.7 52.6 QP-70 47.6 257 TFOT 52.3 UV6d 1.8 PJ-90 132.5 47.3 TFOT 55.6 49.2 UV6d 9.3 55.3 TH-90 61.6 TFOT 51.2 339 UV6d 4.4 115.5 44.5 144 TFOT 35.5 UV6d 3.3 TY-90 5.3 574 648 TFOT >3330 UV6d 2.动态剪切流变性能分析 不同沥青老化前后的复数剪切模量和相位角随温度变化的曲线如图1-图3所示。由图 可知,在测试温度范围内,7种沥青老化前后复数剪切模量和相位角随温度变化的曲线规 律相似。随着温度的升高,G'减小,说明温度升高使得沥青变软;δ变大,说明其黏性成 分变多,弹性成分变少,容易产生永久变形。通过分析7种沥青老化前后的数据可知,经 过TFOT和UV老化后,G‘增大,δ减小,沥青变硬,弹性成分增多而黏性成分减少,且 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
三、结果与讨论 （一）沥青老化前后的物理性能与流变性能分析 1. 物理性能分析 7 种沥青老化前后的物理性能如表 2 所示。由表 2 可知，老化后沥青的针入度和延度 减小，软化点和黏度增大，表明沥青老化后变硬、变脆、延伸率降低、黏结力增强。与 TFOT 老化相比，UV 老化后沥青针入度和延度的下降程度，以及软化点和黏度的增加程度 均较大，表明 UV 老化对沥青性能的影响大于 TFOT 老化。 表 2 不同沥青老化前后的物理性能 沥青 针入度/（25℃，0.1mm） 延度/（10℃，cm） 软化点/（℃） 黏度/（60℃，Pa·s） SK-70 68 21.6 47.5 208 TFOT 52 7.2 51.8 415 UV6d 32 2.3 55.1 1030 SL-70 75 22.5 47.5 210 TFOT 54 8.4 50.8 376 UV6d 36 4.7 52.6 648 QP-70 72 15.9 47.6 257 TFOT 50 6.2 52.3 475 UV6d 31 1.8 57.3 902 PJ-90 89 132.5 47.3 126 TFOT 70 55.6 49.2 295 UV6d 40 9.3 55.3 698 TH-90 93 61.6 44.8 189 TFOT 60 8.3 51.2 339 UV6d 41 2.1 54.4 670 SK-90 88 115.5 44.5 144 TFOT 59 35.5 48 302 UV6d 43 9.9 53.3 695 TY-90 81 5.3 57.4 648 TFOT 52 0 68 ＞3330 UV6d 43 0 77.5 ＞3330 2. 动态剪切流变性能分析 不同沥青老化前后的复数剪切模量和相位角随温度变化的曲线如图 1-图 3 所示。由图 可知，在测试温度范围内，7 种沥青老化前后复数剪切模量和相位角随温度变化的曲线规 律相似。随着温度的升高，G *减小，说明温度升高使得沥青变软；δ 变大，说明其黏性成 分变多，弹性成分变少，容易产生永久变形。通过分析 7 种沥青老化前后的数据可知，经 过 TFOT 和 UV 老化后，G *增大，δ 减小，沥青变硬，弹性成分增多而黏性成分减少，且
UⅤ老化大于TFOT老化对沥青流变性能指标的影响,这与沥青常规指标评价得到的老化 规律一致。 2000 90sK7050 -TY.90 T(℃) 图1沥肯老化前G*和8随温度的变化 T(℃) 图2沥背TFOT老化后G和δ随温度的变化 图3沥肯UV老化后G和8随温度的变化 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
UV 老化大于 TFOT 老化对沥青流变性能指标的影响，这与沥青常规指标评价得到的老化 规律一致。 10 20 30 40 50 60 70 80 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 G *（KP） T（℃） SL-70 TH-90 PJ-90 SK-70 QP-70 SK-90 TY-90 30 40 50 60 70 80 90 δ（°） 图 1 沥青老化前 G*和δ随温度的变化 10 20 30 40 50 60 70 80 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 G *（KP） T（℃） 30 40 50 60 70 80 90 SL-70 TH-90 PJ-90 SK-70 QP-70 SK-90 TY-90 δ（°） 图 2 沥青 TFOT 老化后 G*和δ随温度的变化 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 SL-70 TH-90 PJ-90 SK-70 QP-70 SK-90 TY-90 G *（KP） T（℃） 30 40 50 60 70 80 90 δ（°） 图 3 沥青 UV 老化后 G*和δ随温度的变化
(二)沥青不同老化性能评价指标相关性分析 分别采用残留针入度比(PRR)、延度保留率(DRR)、软化点增量(SPI)、黏度老 化指数(VAI)、复数剪切模量指数(CMI)、相位角指数(PAI)对沥青老化性能进行评 价,计算方法见式1-式6。 PRR=P/P0×100% (式1) DRR=D/D0×100% (式2) (式3) VAl=n/no (式4) CMIG /G o (式5) PAI=6/60 (式6) 其中,P、D、S、n、G和δ分别为老化后沥青的针入度、延度、软化点、黏度、复数 剪切模量和相位角,Po、D、S0、no、G。和δ分别为老化前沥青的针入度、延度、软化 点、黏度、复数剪切模量和相位角 1.沥膏老化性能常规评价指标与复数剪切模量指数之间的关系 图4图6分别为PRR、DRR、SPI与CMI之间的关系图。通过线性拟合可知,PRR、 DRR、SPI与CM1之间的线性相关系数分别为042、047、0.42,线性相关系数均较小, 表明PRR、DRR、SP与CMI之间不存在明显的线性相关性。本文还尝试对PRR、SPI DRR与CMI之间的关系进行了多项式拟合、对数拟合等,发现相关性系数均较低,表明 沥青老化过程中PRR、DRR、SP的变化与CM之间没有明显的相关关系。 图7为VAI与CMI关系图。由图可知,随着VAI值的增大,CM也逐渐增大。经过 线性拟合发现,VAI与CMI的线性方程为Y=1.97X-062,成正相关关系,且相关系数为 0.84,表明ⅤAI与CMI具有较好的线性相关性 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
（二）沥青不同老化性能评价指标相关性分析 分别采用残留针入度比（PRR）、延度保留率（DRR）、软化点增量（SPI）、黏度老 化指数（VAI）、复数剪切模量指数（CMI）、相位角指数（PAI）对沥青老化性能进行评 价，计算方法见式 1-式 6。 PRR=P/P0×100% （式 1） DRR=D/D0×100% （式 2） SPI=S-S0 （式 3） VAI=η/η0 （式 4） CMI=G * /G* 0 （式 5） PAI=δ/δ0 （式 6） 其中，P、D、S、η、G *和 δ 分别为老化后沥青的针入度、延度、软化点、黏度、复数 剪切模量和相位角，P0、D0、S0、η0、G * 0 和 δ0 分别为老化前沥青的针入度、延度、软化 点、黏度、复数剪切模量和相位角。 1. 沥青老化性能常规评价指标与复数剪切模量指数之间的关系 图 4-图 6 分别为 PRR、DRR、SPI 与 CMI 之间的关系图。通过线性拟合可知，PRR、 DRR、SPI 与 CMI 之间的线性相关系数分别为 0.42、0.47、0.42，线性相关系数均较小， 表明 PRR、DRR、SPI 与 CMI 之间不存在明显的线性相关性。本文还尝试对 PRR、SPI、 DRR 与 CMI 之间的关系进行了多项式拟合、对数拟合等，发现相关性系数均较低，表明 沥青老化过程中 PRR、DRR、SPI 的变化与 CMI 之间没有明显的相关关系。 图 7 为 VAI 与 CMI 关系图。由图可知，随着 VAI 值的增大，CMI 也逐渐增大。经过 线性拟合发现，VAI 与 CMI 的线性方程为 Y=1.97X-0.62，成正相关关系，且相关系数为 0.84，表明 VAI 与 CMI 具有较好的线性相关性
Y=85046-1296X 图4沥青PRR与CMI的关系图 图5沥背DRR与CMI关系图 Y062+197X Y1.83+4.54X 图6沥青SPI与CM关系图 图7沥背VAI与CM的关系图 2.沥青老化性能常规评价指标与相位角指数之间的关系 图8-图10分别为PRR、DRR、SPI与PAl之间的关系图。通过线性拟合可知,PRR DRR、SPI与PAIl之间的线性相关系数分别为044、063、046,线性相关系数均较小,表 明PRR、DRR、SPI与PAI之间不存在明显的线性相关性。本文也尝试了对PRR、SPI DRR与PAI之间进行多项式拟合、对数拟合等,发现相关性系数也均较低,表明沥青老化 过程中PRR、DRR、SPI的变化与CM之间也没有明显的相关关系。 图11为VAI与PAⅠ关系图。由图可知,随着ⅤAI值的增大,PA也逐渐增大。经过 线性拟合发现,VAl与PAI的线性方程为Y=2981X+30.11,成负相关关系,且相关系数 为0.91,表明VAI与PAI具有较好的线性相关性。 R2=0.44 图8沥青PRR与PA关系图 图9沥DRR与PA关系图 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 40 45 50 55 60 65 70 75 80 PRR (%) Y=85.046-12.96X R 2=0.42 CMI 图 4 沥青 PRR 与 CMI 的关系图 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 5 10 15 20 SPI (℃) CMI Y=-1.83+4.54X R=0.42 图 6 沥青 SPI 与 CMI 关系图 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 10 20 30 40 50 DRR (%) CMI Y=50.76-15.9X R 2=0.47 图 5 沥青 DRR 与 CMI 关系图 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 VAI CMI Y=-0.62+1.97X R 2=0.84 图 7 沥青 VAI 与 CMI 的关系图 2. 沥青老化性能常规评价指标与相位角指数之间的关系 图 8-图 10 分别为 PRR、DRR、SPI 与 PAI 之间的关系图。通过线性拟合可知，PRR、 DRR、SPI 与 PAI 之间的线性相关系数分别为 0.44、0.63、0.46，线性相关系数均较小，表 明 PRR、DRR、SPI 与 PAI 之间不存在明显的线性相关性。本文也尝试了对 PRR、SPI、 DRR 与 PAI 之间进行多项式拟合、对数拟合等，发现相关性系数也均较低，表明沥青老化 过程中 PRR、DRR、SPI 的变化与 CMI 之间也没有明显的相关关系。 图 11 为 VAI 与 PAI 关系图。由图可知，随着 VAI 值的增大，PAI 也逐渐增大。经过 线性拟合发现，VAI 与 PAI 的线性方程为 Y=-29.81X+30.11，成负相关关系，且相关系数 为 0.91，表明 VAI 与 PAI 具有较好的线性相关性。 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 40 45 50 55 60 65 70 75 80 PRR (%) PAI Y=-112.88+191.46X R 2=0.44 图 8 沥青 PRR 与 PAI 关系图 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 0 10 20 30 40 50 DRR (%) PAI Y=-217.84+263.66X R 2=0.63 图 9 沥青 DRR 与 PAI 关系图
Y69486929X 图10沥青SP与PAI关系图 图11沥青VAI与PAI关系图 四、结论 (1)沥青老化后,针入度和延度减小,软化点和黏度增大;复数剪切模量增大,相位 角减小。国内常规评价体系与流变学评价体系评价得到的沥青老化性能变化规律一致。 (2)沥青黏度老化指数与流变学性能评价指标(复数剪切模量指数和相位角指数)具 有较好的线性相关性:黏度老化指数与复数剪切模量指数成正相关关系,与相位角指数成 负相关关系 3)沥青残留针入度比、延度保留率、软化点增量与流变学性能评价指标(复数剪切 模量指数和相位角指数)不存在明显的相关关系。 参考文献 朱新春,马翔,孟令国SBS改性沥青老化后的流变特性门公路交通科技(应用技术 版)2018,14(02)8991 [2]路再红,王君君,范鹏云,刘冰剑阿布森法对老化沥青物理性能的影响门青海交通科 技,2018(02)32-34 [3]王全磊,蒋方听,吉鑫再生剂对老化SBS改性沥青性能的影响研究[公路交通技 术,2017,33(06)27-3 [4]孙宁,周志刚,杨文灿,王彦霖,老化SBS改性沥青再生性能试验研究门公 路,2017,62(10)213-218 阿5]范春华,王红亮万路,末健伟,涂娟,黄金花SBS改性沥青流变性能影响因素探析门交 通科技2013(06)83-86 阿6朱辉,樊亮,裴金荣,王树杰.两种沥青老化后的流变性能分析卩]石油沥 青,2014,28(04)21-24 [刁栗培龙马莉霞冯振刚,李新军基于 Arrhenius方程的老化沥青流变特性门长安大学 学报(自然科学版),2017,37(05)1-7+14 [8]黄旭,姚晓光沥青老化行为及其机理研究卩公路工程,2018,4306)228-235. 长9孙世恒忆华欧亚军,周晨阳不同标号基质沥青老化行为试验比对分析门湖南交通 10]冯振刚紫外光吸收剂对沥青性能的影响及其作用机理研究[D]武汉理工大学,2013 l.海文SBS改性沥青老化行为研究进展及展望门合成材料老化与应 用,20184705)110-113 术12王磊,王树杰基于流变学的沥青老化评价指标关系研究现代交通技 018,15(01):1-4+9 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 0 5 10 15 20 SPI (℃) PAI Y=69.48-69.29X R 2=0.46 图 10 沥青 SPI 与 PAI 关系图 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 VAI PAI Y=30.11-29.81X R 2=0.91 图 11 沥青 VAI 与 PAI 关系图 四、结论 （1）沥青老化后，针入度和延度减小，软化点和黏度增大；复数剪切模量增大，相位 角减小。国内常规评价体系与流变学评价体系评价得到的沥青老化性能变化规律一致。 （2）沥青黏度老化指数与流变学性能评价指标（复数剪切模量指数和相位角指数）具 有较好的线性相关性：黏度老化指数与复数剪切模量指数成正相关关系，与相位角指数成 负相关关系。 （3）沥青残留针入度比、延度保留率、软化点增量与流变学性能评价指标（复数剪切 模量指数和相位角指数）不存在明显的相关关系。 参考文献 [1]朱新春,马翔,孟令国.SBS 改性沥青老化后的流变特性[J].公路交通科技(应用技术 版),2018,14(02):89-91. [2]路再红,王君君,范鹏云,刘冰剑.阿布森法对老化沥青物理性能的影响[J].青海交通科 技,2018(02):32-34. [3]王全磊,蒋方听,吉鑫.再生剂对老化 SBS 改性沥青性能的影响研究[J].公路交通技 术,2017,33(06):27-31. [4] 孙宁, 周志刚 , 杨文灿, 王彦霖 .老化 SBS 改性沥青再生性能试验研究 [J].公 路,2017,62(10):213-218. [5]范春华,王红亮,万路,宋健伟,涂娟,黄金花.SBS 改性沥青流变性能影响因素探析[J].交 通科技,2013(06):83-86. [6] 朱 辉 , 樊 亮 , 裴 金 荣 , 王树杰 . 两 种 沥 青 老 化 后 的 流 变 性 能 分 析 [J]. 石油沥 青,2014,28(04):21-24. [7]栗培龙,马莉霞,冯振刚,李新军.基于 Arrhenius 方程的老化沥青流变特性[J].长安大学 学报(自然科学版),2017,37(05):1-7+14. [8]黄旭,姚晓光.沥青老化行为及其机理研究[J].公路工程,2018,43(06):228-235. [9]孙世恒,聂忆华,欧亚军,周晨阳.不同标号基质沥青老化行为试验比对分析[J].湖南交通 科技,2018,44(02):30-34. [10]冯振刚. 紫外光吸收剂对沥青性能的影响及其作用机理研究[D].武汉理工大学,2013. [11] 梁海文 .SBS 改 性 沥 青 老 化 行 为 研 究 进 展 及 展 望 [J]. 合 成 材 料 老 化 与 应 用,2018,47(05):110-113. [12] 王 磊 , 王树杰 . 基 于 流 变 学 的 沥 青 老 化 评 价 指 标 关 系 研 究 [J]. 现 代 交 通 技 术,2018,15(01):1-4+9
作者简介 蔡凤杰,长安大学公路学院,13593881799,1281349064@qqc0m 姚冬冬,吉林省交通科学研究所,1350439874,178465243@ gecom 冯振刚,长安大学公路学院,1809264148, fengzhengangtopa126com 李新军,长安大学公路学院,15201961875,leexiniun@gmail.com 栗培龙,长安大学公路学院,13572112530,48909686@qcom (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
作者简介 蔡凤杰，长安大学公路学院，13593881799，1281349064@qq.com 姚冬冬，吉林省交通科学研究所，13504339874，178465243@qq.com 冯振刚，长安大学公路学院，18092264148，fengzhengangtop@126.com 李新军，长安大学公路学院，15201961875，leexinjun@gmail.com 栗培龙，长安大学公路学院，13572112530，48909686@qq.com
