瀝青自愈合性能的影響因素研究

黃佳興

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶400074）

瀝青作為一種典型的粘彈性材料，已經(jīng)被證明其具有一定的自愈合能力，在長期的服役過程中能夠修復(fù)自身損傷[1-2]。然而瀝青路面長期暴露于自然環(huán)境中，受光，氧，水以及荷載等耦合作用，瀝青會逐漸老化而變硬變脆，其流動能力也隨之降低，對瀝青自愈合能力產(chǎn)生負(fù)面影響[3-4]。于慶年等[5]研究發(fā)現(xiàn)老化程度相比愈合溫度、愈合時間對瀝青砂漿的自愈合性能影響更加顯著。肖藝成、陳東升等[6-7]通過自愈合延度試驗對瀝青的愈合恢復(fù)能力進(jìn)行了研究。本文通過室內(nèi)模擬老化制備了不同老化程度的瀝青，并采用自愈合延度試驗對不同老化程度的瀝青自愈合性能進(jìn)行研究，探究老化程度、愈合溫度和愈合時間對瀝青自愈合能力的影響。

1 試驗概況

1.1 原材料

試驗采用70#基質(zhì)瀝青，按照《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定的老化試驗方法制備了不同老化程度的瀝青，其中70#R85，70#R170 分別表示70#基質(zhì)瀝青經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜加熱老化85min，170min 后的試樣，70#P 表示經(jīng)過壓力老化容器加速老化所得試樣，不同老化程度瀝青性能指標(biāo)見表。

基質(zhì)瀝青及老化瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 自愈合延度試驗

本文采用延度試驗探究瀝青的自愈合性能，分別測試瀝青完整試樣和斷裂愈合后試樣的15℃延度，探究不同老化程度瀝青在不同愈合條件下的自愈合能力。實驗操作如下：①按T0605-2011 試驗規(guī)程，每組瀝青試樣澆筑九組延度試模，刮平瀝青試模，將其中八組沿試模中部用刀片完全切開；②將切開后的試樣置于烘箱中進(jìn)行愈合養(yǎng)護(hù)。在探究愈合溫度影響時，將切開后的試件分別放在25，35，45，55℃烘箱中愈合2h；探究愈合時間影響使，將切開后的試件置于35℃烘箱中分別養(yǎng)護(hù)1h，2h，4h，6h；③按照T0605-2011 試驗規(guī)程測試標(biāo)準(zhǔn)試件和斷裂愈合后試件的延度，得到標(biāo)準(zhǔn)瀝青試件的延度值LO和斷裂愈合后試件的延度值LH。瀝青愈合能力的評價指標(biāo)定義為HI=LO/LH。

2 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 愈合溫度與老化程度的影響

從圖1 可知，隨著老化程度的增加，瀝青愈合能力明顯降低，在45℃條件下愈合兩小時，長期老化瀝青的愈合率相比基質(zhì)瀝青降低了48.1%，而在25℃下愈合條件下，長期老化瀝青基本失去自愈能力，可見老化對瀝青愈合修復(fù)具有不利影響，原因在于瀝青中輕質(zhì)組分含量會隨著瀝青老化而降低，使瀝青變硬變脆，流動性降低，難以在裂縫間浸潤愈合。在相同的愈合時間下，隨著愈合溫度的提高，瀝青愈合率明顯提升，切開后的基質(zhì)瀝青在55℃下愈合2h，其延度基本能恢復(fù)到斷裂前的水平，瀝青表現(xiàn)出良好的自愈性能。愈合溫度由25℃提高至55℃，基質(zhì)瀝青愈合恢復(fù)率從10.4%提高到90%，說明瀝青在高溫下具有更好的愈合能力，分析其原因：55℃的愈合溫度已經(jīng)超過基質(zhì)瀝青軟化點，此時瀝青流動性較好，能夠更好的浸潤裂縫，加快裂縫愈合。

圖1 瀝青愈合恢復(fù)率與愈合溫度的關(guān)系

圖2 瀝青愈合恢復(fù)率與愈合時間的關(guān)系（轉(zhuǎn)下頁）

2.2 愈合時間與老化程度的影響

從圖2 可知，隨著愈合時間的增加，瀝青愈合恢復(fù)率逐漸提高。在35℃的愈合溫度下，70#基質(zhì)瀝青斷裂愈合1h，2h，4h，6h的愈合率分別為14.6%，32.2%，68.7%，100%。可以看出瀝青的延度恢復(fù)與愈合時間緊密相關(guān)，在充足的愈合時間內(nèi)，其延度能夠恢復(fù)到斷裂前的水平，但路面實際使用過程中，其愈合時間不足，瀝青損傷修復(fù)有限。在35℃的愈合溫度下，當(dāng)愈合時間達(dá) 到6h 時，70#，70#R85，70#R170 和70#P 的 愈 合 率 分 別 為100%，84.6%，74.1%，59.8%。基質(zhì)瀝青斷裂愈合6h 后延度完全恢復(fù)到了完整試件的水平，而老化后瀝青試樣斷裂愈合延度未能達(dá)到到原有水平，說明達(dá)到相同的愈合水平時，老化后的瀝青需要更長的愈合時間。

3 結(jié)論

3.1 瀝青自愈合能力隨著老化程度的增加而不斷降低，當(dāng)愈合溫度較低時，長期老化瀝青延度恢復(fù)率為0，幾乎不具備愈合修復(fù)能力，需要提高愈合溫度以促進(jìn)其自愈修復(fù)。

3.2 瀝青自愈修復(fù)與愈合溫度、愈合時間緊密相關(guān)，提升愈合溫度或延長愈合時間都能提高瀝青愈合程度。