英達(dá)就地?zé)嵩偕夹g(shù)關(guān)鍵理念

7.1英達(dá)就地?zé)嵩偕夹g(shù)關(guān)鍵理念

作為一家長(zhǎng)期從事瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的專業(yè)養(yǎng)護(hù)企業(yè)，英達(dá)就地?zé)嵩?/p>

生在長(zhǎng)期的施工及理論研究中對(duì)就地?zé)嵩偕M(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，提出就地?zé)嵩偕?/p>

的“六大關(guān)鍵理念”。

7.1.1技術(shù)應(yīng)用：對(duì)癥下藥的技術(shù)方案

近年來(lái)，我國(guó)瀝青路面最常見的養(yǎng)護(hù)方式是銃刨重鋪，其施工方法是將破損

瀝青路面銃刨后重新攤鋪新瀝青混合料，技術(shù)雖然成熟，但是具有污染環(huán)境、浪

費(fèi)資源等缺點(diǎn)。除此之外，在技術(shù)方案上，銃刨攤鋪工藝單一，施工方法不具有

針對(duì)性，不考慮原路面結(jié)構(gòu)、病害類型等差異，均采用一刀切的施工方案，這是

不科學(xué)的。因?yàn)闉r青路面病害類型復(fù)雜、病害原因多樣，圖7-1為我國(guó)瀝青路面

目前主要的病害類型。

路面損壞

美

類

變田

其他

京

一—

凍

建

沉

車W

浪

板

脹

包

陷

轍1T

補(bǔ)

圖7-1瀝青路面主要病害

瀝青路面主要病害包括裂縫類、松散類、變形類及其它類，而瀝青路面出現(xiàn)

病害的原因也多種多樣，包括環(huán)境、荷載、設(shè)計(jì)、施工、材料等因素，而傳統(tǒng)的

方式缺少對(duì)其系統(tǒng)的分析和對(duì)癥下藥。

針對(duì)這種情況，就地?zé)嵩偕夹g(shù)充分考慮原路面狀況并根據(jù)分析情況提出針

對(duì)性方案，主要是通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：

（1）充分的原路面狀況分析

與其它養(yǎng)護(hù)方式相比，原路面狀況對(duì)就地?zé)嵩偕┕ばЧ泻艽蟮挠绊?，?/p>

此在熱再生施工前需要對(duì)原路面進(jìn)行充分調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括原路面設(shè)計(jì)、施工

及養(yǎng)護(hù)資料、交通量情況及其年增長(zhǎng)率等數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)路面病害現(xiàn)狀等，并進(jìn)行統(tǒng)

計(jì)分析。此外還要了解當(dāng)?shù)丨h(huán)境（氣候、極端氣溫、最大溫度梯度等）、材料（石

料、瀝青及其供應(yīng)情況等）、路面使用和養(yǎng)護(hù)中存在的問題及基本養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

除此之外，為制定針對(duì)性的施工方案,還需要對(duì)原路面狀況及材料進(jìn)行評(píng)定,

即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)目前路面的使用狀況及瀝青混合料的使用性

能。

（2）選擇不同的工藝流程和設(shè)備，確定針對(duì)性養(yǎng)護(hù)方案

就地?zé)嵩偕に嚢ㄕ?、?fù)拌、補(bǔ)強(qiáng)等各種不同的類型，就地?zé)嵩偕O(shè)備

包括加熱王、公路王、復(fù)拌機(jī)等具有不同功能的設(shè)備，可以根據(jù)前期對(duì)路面的調(diào)

查、分析結(jié)果，選擇針對(duì)性的技術(shù)方案，并根據(jù)方案對(duì)熱再生設(shè)備進(jìn)行模塊化組

成，以滿足施工要求。目前就地?zé)嵩偕O(shè)備可根據(jù)路面情況、方案內(nèi)容進(jìn)行不同

的組合，如圖7-2、7-3所示，實(shí)際工程中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇，表7-1

為部分工程選擇的工藝類型和設(shè)備組合。

路面加熱，再生?熱祜結(jié)硒蟠鋪、碾壓

HM16.RM600M運(yùn)料車攤鋪機(jī)?壓路機(jī)。

圖7-2整形熱再生設(shè)備組合

路面加熱P再生，加新料、復(fù)拌、務(wù)粘結(jié)，椎情、觸

HM16PRM6800“運(yùn)料車"EM6500*抵鐳機(jī)壓路機(jī)“

圖7-3復(fù)拌熱再生設(shè)備組合

表7-1部分工程針對(duì)性的工藝類型和設(shè)備組合

再生類型特點(diǎn)

整形再生不改變道路既有標(biāo)高，消除路表變形和病害。

補(bǔ)強(qiáng)再生（基本型）消除路面變形、病害的同時(shí)對(duì)道路進(jìn)行罩面補(bǔ)強(qiáng)

復(fù)拌再生不改變標(biāo)高，優(yōu)化原路面級(jí)配，提高路用性能

補(bǔ)強(qiáng)再生（優(yōu)化型）增加路面厚度的同時(shí)優(yōu)化路面級(jí)配，提高承載力

7.1.2技術(shù)前提：間歇式加熱技術(shù)

對(duì)就地?zé)嵩偕鷣?lái)說(shuō)，加熱溫度和深度是前提，也是關(guān)鍵。英達(dá)采用間歇式熱

輻射加熱技術(shù)，既保證了加熱溫度和深度達(dá)到施工技術(shù)要求，又不燒焦路表面瀝

青。具體如圖7-4所示。

圖7-4間歇式加熱過(guò)程示意圖

圖7-6路面內(nèi)部溫度變化示意圖

加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或工藝控制不當(dāng)，容易造成瀝青混合料的過(guò)熱甚至老化，針對(duì)

這種情況，英達(dá)公司采用間歇式加熱技術(shù)，如圖7-5所示，即施工前根據(jù)路面狀

況對(duì)設(shè)備設(shè)定溫度上限和溫度下限，然后開始加熱。當(dāng)路表溫度達(dá)到設(shè)定的溫度

上限時(shí)，設(shè)備停止加熱，熱量逐漸滲透到路面深層，當(dāng)路表溫度下降到設(shè)定的溫

度下限時(shí)，設(shè)備開始加熱。如圖7-6所示，采用這種間歇方式對(duì)瀝青路面進(jìn)行加

熱，在保證施工溫度的同時(shí)，有效防止施工加熱過(guò)程由于瀝青混合料的過(guò)熱而產(chǎn)

生的老化。

間歇式加熱技術(shù)是就地?zé)嵩偕夹g(shù)的前提，施工中只有在保證路面溫度的前

提下，才有可能對(duì)路面采用耙松而非銃刨。

7.1.3技術(shù)保證：不打碎礦料的翻松技術(shù)

間歇式加熱技術(shù)是就地?zé)嵩偕募夹g(shù)前提，也是實(shí)現(xiàn)不打碎礦料的翻松技術(shù)

的前提。

目前很多再生設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)切削刀具強(qiáng)制翻松工藝，造成部分集料被打碎，

主要是由于前期加熱不充分，只能采用銃刨刀具對(duì)路面進(jìn)行翻松。而采用間歇式

加熱技術(shù)可以保證施工溫度，在這種情況下，就可以實(shí)現(xiàn)采用耙齒對(duì)路面進(jìn)行翻

松，保證施工過(guò)程中不會(huì)對(duì)礦料造成破壞，如圖7-7、7-8所示。

圖7-7不打碎骨料的耙齒翻松方式圖7-8攤鋪前路面下承層

7.1.4技術(shù)核心：再生混合料級(jí)配可控技術(shù)

間歇式加熱保證了路面的施工溫度，也保證可以采用耙松技術(shù)不打碎礦料，

不破壞路面的級(jí)配，即可以做到施工后再生瀝青混合料級(jí)配的可控。在這種情況

下耙松后的混合料級(jí)配可以通過(guò)試驗(yàn)得到，是已知的，加入的新瀝青混合料級(jí)配

是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，也是已知的，這兩者的比例關(guān)系通過(guò)試驗(yàn)和理論分析來(lái)確定，

并通過(guò)熱再生設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，熱再生后的路面混合料級(jí)配就是已知和可控的。

簡(jiǎn)言之就是“已知+已知=已知"，而級(jí)配的可控也保證了施工后瀝青混合料的性

能，從而保證施工質(zhì)量。

相反，如果原路面采用銃刨刀具進(jìn)行施工，石料會(huì)被打碎，由于施工過(guò)程打

碎的數(shù)量和比例完全是一個(gè)隨機(jī)的不可控過(guò)程，使原路面混合料的級(jí)配被改變成

未知級(jí)配，即使加入的新瀝青混合料級(jí)配已知，熱再生后的路面混合料級(jí)配還是

未知和難以控制的，這對(duì)瀝青混合料的性能及施工后的路面質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生很大的

影響。簡(jiǎn)言之就是“未知+已知=未知"。具體如圖7-9所示。

未知+已知二未知

其行料被打碎一再生后添加新料結(jié)果.級(jí)配未知

他

\級(jí)配未知(已如

廠flHE)

京

翩

打"的皆料要*未知的爆配+XX的已知9配

已知+已知=已知

英

達(dá)

圖7-9級(jí)配可控原理示意圖

實(shí)現(xiàn)了再生混合料級(jí)配的可控，就可以根據(jù)原路面使用情況和需要，通過(guò)加

入特定級(jí)配混合料，來(lái)優(yōu)化、調(diào)整原路面級(jí)配，提高路面質(zhì)量和壽命。

再生混合料級(jí)配可控技術(shù)是英達(dá)就地?zé)嵩偕夹g(shù)的核心，集中體現(xiàn)了英達(dá)就

地?zé)嵩偕睦砟?，完全符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)“減量化、資源化、再利用”三大原則和環(huán)

保低碳的時(shí)代潮流，值得大力推廣應(yīng)用。

7.1.5質(zhì)量保障：層間熱粘結(jié)技術(shù)

(1)層間熱粘結(jié)技術(shù)介紹

當(dāng)前我國(guó)一部分高速公路路面建成初期就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的破壞，遠(yuǎn)達(dá)不到

設(shè)計(jì)年限要求。造成這種狀況的原因很多，如車輛荷載超載、使用環(huán)境惡劣、施

工質(zhì)量變異性、原材料、施工工藝控制不嚴(yán)格等原因。但根據(jù)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),

很多早期的破壞與路面層間粘結(jié)不好、承載力不足也有很大關(guān)系。

瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)是設(shè)定各結(jié)構(gòu)層之間受力模型為層間完全連續(xù)的體系，即層

與層之間是被看作為一個(gè)整體，在計(jì)算各結(jié)構(gòu)層應(yīng)力時(shí)，采取的也是層間完全連

續(xù)彈性體系。然而實(shí)際工程施工中，目前的施工工藝層間粘結(jié)采用噴灑粘層油的

方法，造成層與層之間并不完全連接，與設(shè)計(jì)假設(shè)的理論前提不符，而且粘層油

在瀝青混合料之間本身也是一個(gè)薄弱層。尤其當(dāng)?shù)缆吩谑褂靡欢螘r(shí)間后，甚至出

現(xiàn)層與層之間的脫離，導(dǎo)致受力體系發(fā)生根本性變化。

之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，主要是由當(dāng)前的傳統(tǒng)施工工藝造成。一般在施工

完成一層后不能及時(shí)的鋪筑上一層，更為嚴(yán)重的情況是還要在鋪筑好的路面上開

放交通或作為其他附屬工程的作業(yè)面，造成鋪設(shè)完成的路面嚴(yán)重污染。在傳統(tǒng)工

藝中，為加強(qiáng)層間粘結(jié)，通常在施工完一層面層后，在攤鋪上面一層前，噴灑層

間粘層油，然后鋪設(shè)上層瀝青混合料，這樣會(huì)在兩層瀝青混凝土面層之間存在一

個(gè)薄弱夾層。且施工過(guò)程中上、下兩層混合料間存在較大的溫度梯度，上層熱料

在攤鋪、碾壓過(guò)程中混合料的熱量會(huì)傳遞給下面一層，造成層間部位的混合料溫

度急劇下降，在這種工況下碾壓使得新攤鋪層瀝青混合料與下層路面間會(huì)存在較

大的空穴。這些空穴在后期道路使用過(guò)程中都將成為潛伏的病灶，一旦有水進(jìn)入,

并當(dāng)空穴積滿水后，在車輪荷載反復(fù)作用下，該空穴中將會(huì)產(chǎn)生巨大的動(dòng)水壓力，

并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖刷力，反復(fù)沖刷空穴周圍骨料表面的瀝青膜。一旦骨料上的瀝青

膜被破壞，空穴周圍的骨料就會(huì)松動(dòng)，破壞原骨料的排列而產(chǎn)生滑移，骨料之間

便產(chǎn)生大的滑動(dòng)摩擦，反應(yīng)到路面形成路面坑槽，隨之加劇路面進(jìn)一步破壞。

為了改善目前道路施工工藝造成的類似問題，英達(dá)公司結(jié)合自身多年來(lái)就地

熱再生施工方面的理論、經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)勢(shì)，提出了瀝青路面面層之間的層間熱粘結(jié)技

術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠完全克服和避免現(xiàn)有施工工藝所留下的缺陷。

研究結(jié)果表明，要實(shí)現(xiàn)瀝青路面層與層之間真正的完全連續(xù)，除了保證上、

下層之間混合料能夠相互嵌擠成整體，同時(shí)還要滿足上、下層之間溫度差異盡量

小，施工時(shí)應(yīng)保證層與層之間盡可能小的溫度梯度，兩層混合料接觸部位必須壓

實(shí)充分，不留空穴。

(2)層間熱粘結(jié)施工工藝

鋪設(shè)路面上一層之前，通過(guò)加熱設(shè)備對(duì)下一面層進(jìn)行間歇式加熱烘烤，路面

軟化以后使用耙松設(shè)備對(duì)其進(jìn)行耙松約l-2cm深，然后按設(shè)計(jì)要求，在該熱路

面上直接攤鋪上一層新瀝青混合料，將下承層耙松部分與上一層新攤鋪瀝青混合

料一起壓實(shí)成型，保證上、下面層形成一個(gè)整體，真正做到層間完全連續(xù)。路面

理論模型及施工后實(shí)際層間粘結(jié)效果見圖7-10、7-llo采用層間熱粘結(jié)技術(shù)施工

的路面強(qiáng)度、耐久性、抗剪強(qiáng)度和抗推移的能力都將明顯高于傳統(tǒng)噴灑粘層油、

加鋪罩面施工工藝的路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)東南大學(xué)的檢測(cè)結(jié)果，采用層間熱粘結(jié)技術(shù),

路面的層間抗剪強(qiáng)度較傳統(tǒng)噴灑粘層油施工工藝提高2.4倍。具體檢測(cè)結(jié)果見附

件一。

新型層間熱粘結(jié)技術(shù)整體板塊效果

圖7-10熱粘結(jié)施工后路面形成一整體受力板塊

（a）傳統(tǒng)施工工藝芯樣（b）面層熱粘結(jié)施工工藝芯樣

圖7-11傳統(tǒng)施工工藝與熱粘結(jié)施工工藝的芯樣

采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)，由于再生層與原路面下承層材料的結(jié)合是熱粘結(jié)，兩

者中的集料可以嵌擠成為一個(gè)整體，解決了層間弱界面問題。如果是在舊路面上,

經(jīng)噴灑粘層油后直接攤鋪新瀝青路面層，或者將舊瀝青路面冷銃刨后再重新加鋪

新瀝青混凝土路面層，其層間結(jié)合為冷結(jié)合，而且下承層表面也很難清理干凈，

勢(shì)必存在弱界面，弱界面的剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)不如就地?zé)嵩偕臒嵴辰Y(jié)的施工界面，如

圖7-11所示。此外，采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)施工時(shí)，縱向接縫均為熱粘結(jié)，與傳

統(tǒng)銃刨攤鋪施工工藝的冷接縫完全不同，徹底避免了接縫處雨水下滲而造成層間

界面脫離所產(chǎn)生的病害。

2004年在滬寧高速麒麟入口、鎮(zhèn)江段的就地?zé)嵩偕┕ざ?，鉆取芯樣后進(jìn)

行界面剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，所得結(jié)論為：

1）與傳統(tǒng)的噴灑粘層油后罩面相比，采用層間熱粘結(jié)技術(shù)的試驗(yàn)段，其芯

樣的完整率由44.4%提高到100%；

2）與傳統(tǒng)的噴灑粘層油后罩面相比，采用層間熱粘結(jié)技術(shù)的試驗(yàn)段，其芯

樣的界面抗剪強(qiáng)度由0.27MPa提高到0.64MPa；

就地?zé)嵩偕に囀┕ず笮緲优c傳統(tǒng)工藝施工后芯樣的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)與

抗剪強(qiáng)度曲線如圖7-12所示。施工界面抗剪強(qiáng)度的提高使路面的維修質(zhì)量提高,

從而延長(zhǎng)了使用壽命。

船GHM1二2KM狄1nm

1)347

11.313

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圖7-12就地?zé)嵩偕緲咏缑婵辜魪?qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

（3）與其他就地?zé)嵩偕O(shè)備的比較

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的難點(diǎn)是如何對(duì)原路面需要再生的結(jié)構(gòu)層進(jìn)

行加熱，以保證合適的施工溫度和滲透深度。

合適的加熱溫度是就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵，如果溫度過(guò)低，路

面難以翻松，根本就無(wú)法進(jìn)行再生。如果溫度過(guò)高，路面混合料中的瀝青將

會(huì)因過(guò)熱而產(chǎn)生不同程度的老化，溫度太高還將會(huì)燒焦路面。所以，就地?zé)?/p>

再生施工中的加熱溫度問題一直困擾著諸多就地?zé)嵩偕O(shè)備制造廠商。

圖7-13采用旋轉(zhuǎn)切削熱銃刨工藝施工界面

圖7-14采用旋轉(zhuǎn)切削熱銃刨工藝施工界面

進(jìn)行就地?zé)嵩偕┕r(shí)，如果無(wú)法有效地將熱能充分滲透，那么原路面就難

以耙松，就只能采用旋轉(zhuǎn)切削銃刨工藝將原路面表層翻松，在銃刨的強(qiáng)制翻松過(guò)

程中勢(shì)必打碎一部分集料，尤其是粒徑較大的骨料，從而造成混合料級(jí)配的變化

和不可控，而且集料被打碎后的破碎斷面上沒有裹覆瀝青膜，這種被打碎的集料

工程中通常稱之為“花料”，如圖7-13、7-14所示，這將給瀝青路面的性能與使

用壽命會(huì)帶來(lái)不良影響。

由于施工過(guò)程中原路面材料中的部分骨料被打碎，被打碎骨料的數(shù)量為隨機(jī)

的未知數(shù)，從而破壞了原路面混合料的級(jí)配，即使在熱再生時(shí)所添加的新瀝青混

合料的級(jí)配為已知，但最終結(jié)果仍為未知。這就是采用旋轉(zhuǎn)銃刨、切削裝置翻松

路面材料的就地?zé)嵩偕O(shè)備，施工后的原路面只能作為新路面層的下臥層，不能

直接作為路面的面層或者磨耗層使用，而必須要至少加鋪一層新的瀝青混合料的

原因。若在市政道路上采用這樣的設(shè)備與工藝施工，必然改變?cè)访娴脑O(shè)計(jì)標(biāo)高,

從而需要對(duì)原道路的構(gòu)造物作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這將會(huì)帶來(lái)更大的輔助工程量。特別

是在城市中心地帶，調(diào)整道路的構(gòu)造物是不能被業(yè)主所接受的。

英達(dá)熱再生有限公司科研技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年的刻苦鉆研，成功地開發(fā)出性能

卓越的“瀝青路面間歇式加熱”專利技術(shù)，解決了這一棘手難題。目前，英達(dá)公

司的就地?zé)嵩偕O(shè)備是當(dāng)前世界上唯一不會(huì)打碎原路面集料的再生設(shè)備，如圖

7-15、7-16和7-17所示。它采用縱向多排、橫向多組液壓、氣動(dòng)式疏松耙系統(tǒng),

利用該疏松耙將已經(jīng)充分加熱軟化的路面材料耙松。疏松耙的結(jié)構(gòu)及疏松原理如

圖7-15所示。由于不會(huì)打碎原路面材料中的骨料，不改變?cè)访娌牧系囊阎?jí)

配，所以，原路面材料就可以100%的再生利用。

原路面材料中的骨料沒有被打碎。所以，原路面材料經(jīng)過(guò)熱再生后的級(jí)配沒

有被破壞，并為已知級(jí)配。就地?zé)嵩偕┕r(shí)所添加的新瀝青混合料也是已知級(jí)

配，從而就地?zé)嵩偕┕ず舐访娌牧系募?jí)配仍為已知。所以，經(jīng)過(guò)帶有平行疏松

耙翻松原路面材料的就地?zé)嵩偕O(shè)備、施工工藝施工后的瀝青路面，在不改變?cè)?/p>

路面設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況下，完全可以直接作為路面的面層或磨耗層使用。尤其是在

城市道路翻新施工工程中，更顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

圖7-15英達(dá)就地?zé)嵩偕O(shè)備耙松原路面不會(huì)打碎集料

4ade1?油嬉A，偷

圖7-16英達(dá)疏松耙疏松路面示意圖7-17英達(dá)集料器集料后的施工界面

7.1.6技術(shù)原則：石料再用、瀝青再生

近年來(lái)我國(guó)就地?zé)嵩偕夹g(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，很多科研單位、學(xué)校

或者企業(yè)都已經(jīng)或開始對(duì)就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行研究，但是大多數(shù)的研究對(duì)象都以

瀝青再生為主，即從材料、方法等不同角度研究老化瀝青的再生，包括再生劑的

研發(fā)、再生劑用量的確定、瀝青再生前后的性能變化等。

從瀝青混合料的成分來(lái)看，瀝青所占比例一般在5%左右，剩下的95%為集

料，若在就地?zé)嵩偕难芯恐兄蛔⒅?%瀝青的再生而忽略95%集料的再用，將

無(wú)法實(shí)現(xiàn)原路面瀝青混合料的100%循環(huán)再用，因此在就地?zé)嵩偕芯亢蛯?shí)踐中，

不僅要重視瀝青的再生，還要注重石料的再用。

在就地?zé)嵩偕年P(guān)鍵技術(shù)中，間歇式加熱方式是保證施工溫度的關(guān)鍵，是采

用不打碎集料的翻松技術(shù)的前提，而只有施工過(guò)程不打碎集料才能保證施工后再

生瀝青混合料級(jí)配的可控，從而保證施工后瀝青混合料的性能滿足要求。除級(jí)配

的可控外，就地?zé)嵩偕膶娱g熱粘結(jié)技術(shù)保證施工后路面的層間抗剪強(qiáng)度，這又

從技術(shù)上保證了施工質(zhì)量。另施工中根據(jù)路面情況、試驗(yàn)分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等，選

擇針對(duì)性的再生工藝類型和設(shè)備組合，保證按照對(duì)癥下藥的技術(shù)方案進(jìn)行施工。

只有做到以上幾點(diǎn)，才能夠?qū)崿F(xiàn)原路面瀝青混合料的100%循環(huán)再用，實(shí)現(xiàn)“石

料再用、瀝青再生”，六大關(guān)鍵理念相輔相成，互相促進(jìn)，圖7-18為就地?zé)嵩偕?/p>

六大關(guān)鍵理念關(guān)系。

第五章瀝青老化及再生機(jī)理

隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，瀝青路面行駛性能不斷衰減,并出現(xiàn)不同程度的車轍、

坑槽、松散、裂縫等病害，這些除了與路面設(shè)計(jì)、施工等因素有關(guān)外，與瀝青路

面的老化也有一定關(guān)系。瀝青路面的老化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，促使路面老化的因

素包括車輛荷載、空氣、陽(yáng)光、溫度循環(huán)作用等。從混合料的構(gòu)成而言，瀝青路

面老化主要包括瀝青膠結(jié)料的老化、集料磨損等，因此，瀝青路面的再生也就包

括瀝青的再生和集料再利用等主要部分，其中瀝青的再生對(duì)瀝青混合料來(lái)說(shuō)更為

復(fù)雜。

瀝青是在自然界中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、綜合的作用過(guò)程并由現(xiàn)代工藝提煉加工而成，

其化學(xué)構(gòu)成和性能特點(diǎn)極為復(fù)雜。目前對(duì)瀝青自身成分和性能等的研究尚在不斷

完善的進(jìn)程中，那么對(duì)其老化和再生機(jī)理的認(rèn)識(shí)更是有待于進(jìn)一步探討。為更好

的進(jìn)行就地?zé)嵩偕夹g(shù)的研究，本章對(duì)瀝青老化過(guò)程和再生機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)分

析，并就如何對(duì)舊瀝青進(jìn)行再生及舊瀝青混合料性能的改善做了大量試驗(yàn)研究。

5.1瀝青路面老化分析

瀝青路面暴露在大氣中，受到各種自然因素的作用，如氧、溫度、光照、水

等，使瀝青混合料產(chǎn)生許多復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。各種自然因素長(zhǎng)期作用的結(jié)

果，使瀝青路面逐漸趨于老化。這種老化作用的突出表現(xiàn)是瀝青混合料中所含的

瀝青結(jié)合料黏度增大，瀝青面層呈脆硬狀，其可塑性和變形能力降低。瀝青路面

隨著使用年限的增加，瀝青黏度會(huì)大大提高，瀝青混合料變得又脆又硬，給瀝青

路面帶來(lái)了不利的影響，失去應(yīng)有的柔軟性和變形能力。這種瀝青混合料盡管強(qiáng)

度很高，但由于過(guò)分脆硬，在行車荷載的作用下，路面容易出現(xiàn)龜裂。曾有人從

使用10年以上的已出現(xiàn)嚴(yán)重龜裂的舊瀝青路面中取樣，重新加熱拌和，成型試

件，測(cè)得馬歇爾穩(wěn)定度高達(dá)16.51KN,但流值卻僅為13（O.lmm）o

5.1.1瀝青老化分析

瀝青的老化直接影響了路面的壽命和性能。在路面施工中瀝青始終處于高溫

狀態(tài)，受熱會(huì)產(chǎn)生短期老化；路面使用期內(nèi)瀝青長(zhǎng)期處在自然環(huán)境中，同時(shí)還要

受到汽車荷載等的作用而產(chǎn)生老化。

從瀝青的使用過(guò)程而言，瀝青的老化可分為三個(gè)階段：

（1）運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加熱過(guò)程中的老化

瀝青自從煉油廠煉制出來(lái)后，一直裝在保溫的瀝青罐內(nèi)，經(jīng)歷熱態(tài)儲(chǔ)存、熱

態(tài)運(yùn)輸、儲(chǔ)油罐內(nèi)預(yù)熱、配油罐內(nèi)調(diào)配等過(guò)程，由于受熱使瀝青中的輕質(zhì)油分不

斷揮發(fā)，瀝青變硬、變脆、黏結(jié)性降低。若與空氣接觸，還會(huì)使瀝青發(fā)生氧化反

應(yīng)，促使其針入度下降、延度減小、軟化點(diǎn)升高。

（2）瀝青加熱拌和及鋪筑過(guò)程中的老化

集料和填料混合攪拌時(shí)被瀝青膜所裹覆，其薄膜厚度一般在5~15gmo瀝

青在拌合機(jī)內(nèi)與熱礦料混合，其溫度高達(dá)160C?180℃,瀝青一方面突然經(jīng)受

高溫，一方面又接觸熱空氣，加速了瀝青組分揮發(fā)和瀝青氧化，瀝青在此階段的

老化是最嚴(yán)重的。表5-1是拌合前后瀝青性質(zhì)變化的實(shí)測(cè)值，針入度下降幅度超

過(guò)了35%o

針入度60C粘度(Pa

瀝青標(biāo)號(hào)指標(biāo)軟化點(diǎn)（C）

(0.1mm)(()

瀝青罐內(nèi)10842.4100

110號(hào)

拌和后回收6848.5244

瀝青罐內(nèi)8747.0180

90號(hào)

拌和后回收5651.5348

（3）瀝青路面使用過(guò)程中的老化

瀝青路面使用過(guò)程中的老化屬于長(zhǎng)期老化，即瀝青路面在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，

直接承受光、紫外線、空氣、水等多種因素的作用而發(fā)生的老化。

影響瀝青老化的因素：

（1）溫度

當(dāng)瀝青混合料溫度在60~130℃范圍之間，瀝青在無(wú)氧的情況下，不會(huì)發(fā)生

自身組分上的任何化學(xué)變化，僅僅是一些輕質(zhì)物質(zhì)的揮發(fā)。而在溫度高于150℃

時(shí)，瀝青即使在無(wú)氧的情況下也將發(fā)生化學(xué)變化，引起自身組分的改變。

(2)水分

在雨水的作用下，瀝青中的可溶性物質(zhì)被水溶解，會(huì)造成瀝青的老化變質(zhì)。

水的pH值對(duì)瀝青中瀝青質(zhì)、酸性組分的油~水界面張力影響很大，瀝青質(zhì)有降

低瀝青~水界面張力的能力，且其含有的許多極性基團(tuán)，如一OH、一NH2和一

COOH,在界面上富集形成較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)膜。瀝青質(zhì)相對(duì)復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)及自締合

傾向使瀝青~水界面結(jié)構(gòu)膜隨時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生明顯的硬化現(xiàn)象，使瀝青變質(zhì)。

(3)壓力

從瀝青的老化過(guò)程來(lái)看，必須先有氧氣溶解到瀝青當(dāng)中，然后才能發(fā)生氧化

反應(yīng)。壓力在增加氧氣溶解到瀝青中的數(shù)量和速度方面和溫度有著相似的作用，

但是就瀝青與氧氣的化學(xué)反應(yīng)來(lái)看，壓力較之于溫度就沒有那么明顯的影響。

(4)氧氣

氧氣對(duì)于瀝青的老化起到至關(guān)重要的作用，沒有氧氣，在路用環(huán)境條件下，

是不可能發(fā)生瀝青自身的化學(xué)性質(zhì)改變的。在實(shí)際路用環(huán)境下，空氣中的含氧量

與海拔有著密切關(guān)系，而海拔又與氣壓有關(guān)系。通常，海拔越高，氣壓越低，含

氧量越低，但同時(shí)平均氣溫也越低。氣壓低，含氧量低，對(duì)瀝青的耐老化性有正

面意義；但是溫度偏低，就會(huì)對(duì)瀝青老化產(chǎn)生較強(qiáng)的敏感性，所以高原地區(qū)瀝青

路面的老化性能，以及對(duì)路用性能的影響都與平原地區(qū)的有所不同。含氧量的增

加，使氧氣的濃度增加，瀝青與氧氣的接觸大大提高，在相同條件下，氧氣含量

大時(shí)，瀝青混合料的老化較為嚴(yán)重。

(5)光照

瀝青路面在服務(wù)期限內(nèi)，暴露在空氣當(dāng)中，受到光照的影響。對(duì)瀝青路面老

化起主要作用的光線是紅外線和紫外線，當(dāng)然其他光線也會(huì)帶來(lái)熱量，被瀝青路

面吸收，增加瀝青路面的溫度。紅外線對(duì)于瀝青混合料的影響，是因?yàn)闉r青可以

吸收紅外線中所攜帶的熱量，從而增加瀝青路面的溫度，這將加劇瀝青混合料的

老化。

紫外線對(duì)于瀝青混合料老化的影響，是因?yàn)樽贤饩€可以引起瀝青內(nèi)部組分發(fā)

生化學(xué)變化，使瀝青變硬，影響瀝青混合料的路用性能。特別是我國(guó)高原地區(qū)，

紫外線照射比較強(qiáng)烈，而且光照時(shí)間比較長(zhǎng)，又地處高原寒區(qū)，因此對(duì)瀝青路面

的老化所引起的路用系能比較敏感。但是有研究表明，光照對(duì)于瀝青混合料或是

瀝青老化的影響只是在表面層，距層表面0.1mm范圍之內(nèi)。

5.1.2瀝青老化機(jī)理

在瀝青老化機(jī)理的研究中，應(yīng)從不同的角度去認(rèn)識(shí)瀝青并描述瀝青的老化過(guò)

程，大致包括以下幾個(gè)方面：

?瀝青組分構(gòu)成：

?瀝青相容性理論：

?橡膠理論。

1、組分變化分析

（1）瀝青的組分及其作用

瀝青是由多種化合物組成的混合物，成分復(fù)雜，從化學(xué)元素構(gòu)成來(lái)看，主要

是碳?xì)洌–H）化合物。另外含有少量的硫（S）、氮（N）以及一些金屬元素，

其中C/H比例很大程度上反映了瀝青的化合物組成。由于瀝青成分的復(fù)雜性，

目前還不能準(zhǔn)確地研究瀝青的各元素在瀝青性能中的作用，而且這種研究也沒有

必要。為便于分析，人們利用瀝青對(duì)不同溶劑的溶和性，按照化學(xué)成分和物理性

質(zhì)相近的原則將瀝青分離成幾個(gè)部分，稱為瀝青的組分。

瀝青的成分分析方法有許多種，早期的組分劃分如表5-2所列。在我國(guó)，廣

泛使用四組分法，也稱SARA分析方法。這四組分是飽和分（S）、芳香分（Ar）、

膠質(zhì)（R）、瀝青質(zhì)（A。。

表5-2常用的瀝青組分分析方法及其組分

分析方法組分

馬爾庫(kù)松一埃克曼二組分法軟瀝青質(zhì)、瀝青質(zhì)

哈巴德-斯坦菲爾德三組分法油分、樹脂、瀝青質(zhì)

殼牌石油公司四組分法飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

科爾貝特四組分法飽和分、環(huán)烷-芳香分、極性芳香分、瀝青質(zhì)

羅斯特勒-斯特恩伯格五組分法鏈烷分、第二酸性分、第一酸性分、氮基、瀝青質(zhì)

我國(guó)習(xí)慣于四組分分析方法，它又稱為科爾貝特法（Corbett）,由于瀝青的

四組分即飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)通常以S、Ar、R、At表示，所以四組

分分析又稱為SARA分析。

表5-3石油瀝青四組分分析法的各組分性狀

性狀相對(duì)密度平均環(huán)數(shù)/分子

外觀芳煌

分子環(huán)烷芳杏化學(xué)結(jié)構(gòu)

特征P指數(shù)

組分（平均）量環(huán)環(huán)

無(wú)色［純鏈烷煌］+［純環(huán)

飽和分0.896250.003.00.0

液體烷］+1混合鏈烷-環(huán)烷燃］

黃色至［混和烷燒一環(huán)烷一芳香

芳香分紅色液0.997300.253.52.0煌］+［芳香燃］+［含S化合

體物］

［（鏈烷一環(huán)烷一芳香煌］

棕色粘

膠質(zhì)1.099700.423.67.4多環(huán)結(jié)構(gòu)］+［含S,O,N

稠液體

化合物］

深棕色［（鏈烷一環(huán)烷一芳香煌］

瀝青質(zhì)至黑色1.1534000.50————縮合環(huán)結(jié)構(gòu)］+［含S,0,

固態(tài)N化合物］

四組分的主要性質(zhì)和在瀝青中的作用如下：

瀝青質(zhì)：分子量很高的固態(tài)超細(xì)微粒，強(qiáng)極性，是瀝青膠體結(jié)構(gòu)中的分散相。

瀝青質(zhì)的存在可改善瀝青的高溫性能，提高瀝青的粘度，在有飽和分存在的條件

下可以使得瀝青獲得較低的感溫性，但瀝青質(zhì)含量過(guò)多，會(huì)使瀝青的延度大大減

少，易于脆裂。

膠質(zhì)：分子量大小僅次于瀝青質(zhì)、極性較強(qiáng)的半固態(tài)物質(zhì)，通常是若干個(gè)瀝

青質(zhì)聚集在一起，吸附極性半固態(tài)的膠質(zhì)，而形成“膠團(tuán)”。膠質(zhì)也可以提高瀝青

的粘度，同時(shí)也是軟化組分，其本身具有良好的塑性和粘附性，是瀝青中必不可

少的組分，它能使瀝青質(zhì)穩(wěn)定地膠溶于體系中，膠質(zhì)含量的增加可以提高瀝青的

延伸性，但經(jīng)過(guò)老化過(guò)程后，極易轉(zhuǎn)變?yōu)檎扯雀撸诱剐圆畹臑r青質(zhì)組分。

芳香分：分子量和極性都小于膠質(zhì)的液體，它的存在提高了瀝青中分散介質(zhì)

的芳香度，使瀝青膠體結(jié)構(gòu)體系易于穩(wěn)定。一般說(shuō)來(lái)，芳香分是對(duì)道路瀝青中延

度指標(biāo)貢獻(xiàn)最大的組分。

飽和分：分子量最小，幾乎沒有極性。瀝青中飽和分的含量不能過(guò)多，飽和

分過(guò)多，將使瀝青中分散介質(zhì)的芳香度過(guò)低，不能形成穩(wěn)定的膠體分散體系。特

別是其中飽和燒（鏈烷煌+環(huán)烷燒）尤其是鏈烷妙的含量過(guò)高，對(duì)瀝青的延伸性

及溫度敏感性都有負(fù)面的影響。

（2）瀝青老化過(guò)程中的組分變化

瀝青在使用中由于空氣、溫度和陽(yáng)光的作用會(huì)老化變質(zhì)，究其原因主要是由

于化學(xué)組分發(fā)生變化而使其膠體性質(zhì)變差所致。表5-4為孤島原油瀝青經(jīng)薄膜烘

箱老化試驗(yàn)前后組分和性質(zhì)的變化，表5-5為美國(guó)某瀝青在道路上使用18年以

后組分和性質(zhì)的變化。這兩個(gè)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律是很一致的，就是瀝青老化

后針入度降低、軟化點(diǎn)增高、延度減小?；瘜W(xué)組分的主要變化是芳香分縮合成膠

質(zhì)和膠質(zhì)縮合成瀝青質(zhì)，使體系中瀝青質(zhì)的含量增多。這樣，由于分散相的增多

和分散介質(zhì)膠溶能力的減弱，導(dǎo)致瀝青的膠體穩(wěn)定性下降，使用性能變差。

表5-4孤島原油瀝青薄膜烘箱試驗(yàn)前后性能及組分變化

孤島瀝青

項(xiàng)目

TFOT試驗(yàn)前TFOT試驗(yàn)后

針入度(25℃,l/10mm)9249

軟化點(diǎn)（℃）46.652

延度(15℃,cm)829

飽和分11.611.8

芳香分30.728.7

組成，wt%

膠質(zhì)37.830.9

瀝青質(zhì)19.526.0

表5-5美國(guó)某瀝青在道路上使用18年后性能及組分變化

項(xiàng)目原樣瀝青18年后試樣

針入度(25℃,l/10mm)6524

粘度(60℃,Pa-S)3151840

飽和分9.310.3

芳香分34.324.6

組成，wt%

膠質(zhì)40.540.8

瀝青質(zhì)15.523.7

我國(guó)在“七五”計(jì)劃期間修筑了許多試驗(yàn)路，對(duì)這些路面的使用狀況進(jìn)行了

許多年的跟蹤觀測(cè)并在現(xiàn)場(chǎng)取樣分析。表5-6為沈大高速公路所使用遼河稠油瀝

青，并經(jīng)10年的跟蹤觀測(cè)，表5-7為江蘇六一揚(yáng)公路跟蹤取樣分析結(jié)果。根據(jù)

兩個(gè)表中的觀測(cè)結(jié)果，瀝青在性質(zhì)和組分的變化規(guī)律與表5-4、表5-5的規(guī)律是

相同的。

表5-6遼河稠油瀝青的回收瀝青的某些性質(zhì)

鋪路10年后

項(xiàng)目原始瀝青鋪路2年后鋪路8年后

堅(jiān)實(shí)路面斷裂路面

針入度(25℃,12882655540

軟化點(diǎn)(℃)40.54648.554.457.5

15℃>140852316.28.3

延度(cm)

25℃>140140719769

密度(25℃,g/cnP)1.0451.01621.03341.0281.011

飽和分24.6223.0024.2423.6421.47

四組分芳香分34.2728.4121.4323.7922.43

(%)膠質(zhì)37.8939.8038.7335.5842.77

瀝青質(zhì)3.228.9915.6013.9914.33

表5-7江蘇六一揚(yáng)公路原始瀝青及回收瀝青性質(zhì)

針入度延度/cm四組分分析%

軟化點(diǎn)

項(xiàng)目25℃,

(℃)15℃25℃飽和分芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì)

l/10mm

原始瀝青47.586>120>15018.630.247.53.7

7年后5353557016.825.146.012.1

10年后673081916.021.248.114.7

綜合以上瀝青老化前后組分變化情況，老化中瀝青各組分比例變化情況不盡

相同，瀝青組分與分子結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，瀝青老化前后組分變化見圖5-2所示。

整體變化規(guī)律如下：

?飽和分：小幅度增加或減少；

?芳香分：大幅度減少；

?膠質(zhì)：小幅度減少或增加；

?瀝青質(zhì)：大幅度增加。

圖5-1瀝青的組分與分子結(jié)構(gòu)

圖5-2瀝青老化前后組分變化示意圖

除孤島原油薄膜烘箱老化與其它幾種不同外，大多瀝青老化過(guò)程中組分變化

都是以芳香分和瀝青質(zhì)的變化最為顯著，這為瀝青再生提供了很好的參考，即從

組分構(gòu)成角度考慮，應(yīng)盡量以恢復(fù)芳香分和瀝青質(zhì)的構(gòu)成協(xié)調(diào)為主。以下對(duì)幾種

組分的轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行分析：

(1)飽和分變化不大。瀝青老化時(shí)，飽和分變化主要包括兩個(gè)方向，一方

面其受熱發(fā)生斷鏈反應(yīng)，生成更輕的成分，受熱揮發(fā)而質(zhì)量減少；另一方面，瀝

青受熱過(guò)程中，瀝青質(zhì)發(fā)生開環(huán)、斷鏈反應(yīng)，向飽和分及芳香分等輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化,

引起輕質(zhì)組分的增加?？梢姡诶匣^(guò)程中，這兩個(gè)方面的變化對(duì)飽和分含量而

言速率相同，故飽和分含量變化不明顯。

(2)芳香分含量顯著減少。原因在于芳香分受熱發(fā)生縮和反應(yīng)，向重質(zhì)組

分轉(zhuǎn)化，從而含量減少。

（3）膠質(zhì)含量變化不大。瀝青老化過(guò)程中，一方面芳香分縮合向膠質(zhì)轉(zhuǎn)化,

另一方面，膠質(zhì)向?yàn)r青質(zhì)縮合轉(zhuǎn)化，二者速率決定了膠質(zhì)含量的增減?？梢?，試

驗(yàn)過(guò)程中，前者變化速率要大于后者，所以膠質(zhì)含量增加。

（4）瀝青質(zhì)含量明顯增加。主要原因在于老化時(shí)膠質(zhì)的縮合反應(yīng)。由于不

同組分在瀝青中分別起到不同的作用，組分之間保持合適比例對(duì)瀝青性能十分重

要。由于老化的作用，瀝青中組分間發(fā)生轉(zhuǎn)化，比例調(diào)整，到達(dá)一定程度后表現(xiàn)

為外在性能的變化。

2、相容性變化

（1）瀝青的相容性和溶解度參數(shù)

一種瀝青能否形成穩(wěn)定的溶液，不決定于溶質(zhì)顆粒的大小，而決定于溶質(zhì)（瀝

青質(zhì)）在溶劑（軟瀝青質(zhì)）中的溶解度和溶劑對(duì)溶質(zhì)的溶解能力，這就是所謂相容性

理論。希爾布蘭德曾提出“溶解度參數(shù)”理論，即認(rèn)為在一種溶液中，溶質(zhì)的溶

解度參數(shù)與溶劑的溶解度參數(shù)的差值小于某一定值時(shí)，即能形成穩(wěn)定的溶液。對(duì)

此可用下式表示：

A5=<5tr-^f<K（式5.1）

式中：A5_瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)溶解度參數(shù)差值，

%—瀝青質(zhì)的溶解度參數(shù)，

&—軟瀝青質(zhì)的溶解度參數(shù)，（sf/E5）"]

K-要求的溶解度參數(shù)差值的限值，

根據(jù)有關(guān)研究，國(guó)產(chǎn)瀝青的瀝青質(zhì)溶解度參數(shù)與軟瀝青質(zhì)溶解度參數(shù)的差值

（人B的限值為0.76。當(dāng)A^<0.76時(shí)，可得到較好的相容性。表5-8列出幾種國(guó)

產(chǎn)瀝青的瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)的溶解度參數(shù)及其差值。從表中可以看出瀝青溶解度

參數(shù)差值與其相容性有密切的關(guān)系。溶解度參數(shù)小于0.76的瀝青均表現(xiàn)為較好

的相容性；反之，則相容性較差。

表5-8幾種瀝青的溶解度參數(shù)與相容性

溶解度參數(shù)分析

瀝青名稱瀝青組分相容性評(píng)價(jià)

溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)差值

8A5

(COT/E5嚴(yán)(caf/cm5)V2

軟瀝青質(zhì)（M）8.0700

舊瀝青混合料

1.4528差

回收瀝青瀝青質(zhì)（為）9.5288

軟瀝青質(zhì)（M）8.3877

大慶氧化瀝青1.0373較差

瀝青質(zhì)（4）9.4250

軟瀝青質(zhì)（M）8.8065

勝利渣汕0.7409較好

瀝青質(zhì)（4）9.5474

軟瀝青質(zhì)（M）8.7586

勝利半氧化

0.7298較好

瀝青瀝青質(zhì)（為）9.4884

軟瀝青質(zhì)（M）8.7586

阿爾巴尼亞

0.4201好

60號(hào)瀝青瀝青質(zhì)（4）9.1607

（2）老化瀝青的相容性

瀝青是一種極其復(fù)雜的高分子濃溶液，它是由數(shù)千種乃至近萬(wàn)種化合物組成

的混合物，要將其分離成純單體，目前在技術(shù)上存在困難，同時(shí)在工程應(yīng)用上，

也沒有這樣的必要。為了工程應(yīng)用方便，假設(shè)瀝青是由瀝青質(zhì)為溶質(zhì)溶于軟瀝青

質(zhì)為溶劑的濃溶液。優(yōu)良的瀝青其瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)應(yīng)有很好的相容性，也就是

瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)的溶解度參數(shù)很接近（或溶解度參數(shù)差值很?。?，它們形成穩(wěn)定

的濃溶液。隨著瀝青的老化，瀝青及其組分中各種化合物產(chǎn)生脫氫、聚合和氧化

等化學(xué)變化，由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，使其溶解度參數(shù)亦隨之變化。通常瀝青質(zhì)的

溶解度參數(shù)%的提高較軟瀝青質(zhì)的溶解度參數(shù)與為快，所以老化后瀝青的瀝

青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)溶解度參數(shù)差值增大，破壞了瀝青中瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)的相

容性，因而引起瀝青路用性能的衰減。瀝青各組分老化前后溶解度參數(shù)變化如表

5-9o

表5-9瀝青各組分老化前后溶解度參數(shù)的變化

瀝青組分名稱瀝青狀態(tài)溶解度參數(shù)

與瀝青質(zhì)溶解度

溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)變化

參數(shù)的差值

3(orf/cm5)V2

A5（orf/cm5）V2

老化前8.34641.4558

飽和分（S）

老化后8.62521.98720.2788

老化前9.04530.7567

芳香分（4）

老化后8.99041.62200.0549

老化前9.53130.2702

膠質(zhì)（太）

老化后9.66660.94580.1333

老化前9.8020

瀝青質(zhì)（4）

老化后10.61240.8104

從組分變化及相容性變化理解，瀝青老化過(guò)程中，各組分構(gòu)成比例的變化，

引起瀝青中瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)溶解度參數(shù)的變化，導(dǎo)致瀝青質(zhì)與軟瀝青質(zhì)溶解度

參數(shù)差值增大，因而相容性降低，最終表現(xiàn)為瀝青路用性能衰減。

3、橡膠理論

有的學(xué)者認(rèn)為，瀝青是兩性瀝青質(zhì)型網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)中含一

種油相。瀝青最為重要的化學(xué)性質(zhì)是由構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子的極性及油相的分子大

小分布狀態(tài)所決定的。由于瀝青的這種結(jié)構(gòu)與橡膠十分相似（橡膠也是一種網(wǎng)狀

聚合物，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中含有增量油），所以有人將此理論稱為“橡膠理論”。

（1）瀝青的橡膠結(jié)構(gòu)

美國(guó)于1987年建立的一項(xiàng)為期5年、耗資1.5億美元的研究計(jì)劃——美國(guó)

公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）,通過(guò)大批科研工作者歷時(shí)5年的工作，在科研過(guò)程

中開發(fā)出體積排出色譜（SEC）和離子交換色譜（IEC）,采用體積排出色譜或離子交

換色譜將石油瀝青分離成相對(duì)分子質(zhì)量大小不同的儲(chǔ)分或?qū)⑹蜑r青分離成酸

性分（強(qiáng)酸、弱酸）、堿性分（強(qiáng)堿、弱堿）、中性分和兩性分，試圖考察酸性分、

堿性分、中性分和兩性分與瀝青路用性能的關(guān)系。

SHRP研究結(jié)果顯示：兩性分含有瀝青中最極性和芳香性的分子，這些分子

的相對(duì)分子質(zhì)量很大；兩性分是提高瀝青粘度的主要組分。

科研人員做了如下工作：在AAD-1、AAG-1、AAK-1和AAM-1四種瀝青

中分別加入等量的兩性分、堿性分、酸性分和中性分，以混合物60℃粘度為考

核指標(biāo)，分別考察各個(gè)組分對(duì)粘度的影響，表5-10為四種核心瀝青與其IEC分

離的兩性分、堿性分、酸性分和中性分的混合物在60℃和l.Orad/s時(shí)的粘度，并

且考察了瀝青在缺少兩性分存在時(shí)的性質(zhì)。表5-11列出了四種瀝青的中性分加

酸性分、堿性分混合物在三個(gè)溫度下的粘度與其母體瀝青在LOrad/s時(shí)的粘度比

較。

表5-10四種核心瀝青與其IEC分離的不同成分在60℃和1.0rad/s時(shí)的粘度

粘度(Pa?S)

樣品名稱

瀝青瀝青+兩性分瀝青+堿性分瀝青+酸性分瀝青+中性分

AAD-1131246232717437

AAG-12401740346285132

AAK-1413683665651711()

AAM-12584032399292140

表5-H四種瀝青的中性分加酸性分、堿性分混合物在三個(gè)溫度下的粘度

與其母體瀝青在l.Orad/s時(shí)的粘度比較

樣品瀝青粘度（Pa-S）混合物粘度（Pa?S）

名稱25℃45℃60℃瀝青25℃25℃45℃60℃混合物25℃

AAD-1405701083130.82.60126454.310.117.09

AAG-13540003202239.98.9141260559.357.697.85

AAK-1810504203412.72.477272220.935.414.01

AAM-11615502769258.02.3118450318.751.412.48

由表5-10可以看出，兩性分的加入大大提高了瀝青的粘度。堿性分對(duì)提高

瀝青的粘度有較大的作用，酸性分在一定程度上也能提高瀝青的粘度，而中性分

的加入則導(dǎo)致了混合物的粘度較母體瀝青的粘度有所降低。

由表5-11可以看出，混合物粘度大大低于母體瀝青的粘度；與母體瀝青相

比，混合物具有較高的，從而說(shuō)明混合物具有較低的彈性模量。結(jié)果再次證明了

兩性分是提高瀝青粘度的主要組分。

（2）瀝青的老化機(jī)理

通過(guò)上面的分析得出，大分子組分的含量對(duì)瀝青的性質(zhì)有較大的影響。例如

瀝青B為優(yōu)質(zhì)瀝青，含有適量的大分子或網(wǎng)狀組分。瀝青A含有過(guò)多的網(wǎng)狀分

子而油分不足，會(huì)開裂。瀝青C含網(wǎng)狀分子少而油分多，會(huì)剝落。瀝青老化是

當(dāng)油相（一般為芳香族分）氧化成瀝青質(zhì)時(shí)使瀝青B變成瀝青A。油相成分、網(wǎng)狀

結(jié)構(gòu)與極性相互作用這些化學(xué)性質(zhì)尚難以計(jì)測(cè)，也未被充分了解。因此，流變學(xué)

這一粘彈性的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展成為一種便利的物理性質(zhì)計(jì)量法，它把瀝青性能同化

學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。

那么，瀝青在老化過(guò)程中流變性質(zhì)是如何變化的呢？表5-12中列出了國(guó)內(nèi)

幾種瀝青的原樣瀝青和RTFOT殘留瀝青的動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)結(jié)果。

表5-12國(guó)內(nèi)幾種瀝青的原樣瀝青和RTFOT殘留瀝青的動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)結(jié)果

原,樣瀝青RTFOT殘留瀝青

瀝青品種溫度GTC08溫度GTG#金3

℃℃

PaPaPaPa

5269626.343705052118504.13212200

5832218.41732405855215.1335620

克拉瑪依

64157811.5315806426936.5812720

70815.8