一、 内部因素 (材料与设计因素)
这些因素与沥青混合料本身的成分和设计有关。
沥青的性质
化学组成:沥青由饱和分、芳香分、胶质和沥青质四种组分构成。芳香分是胶质和沥青质的溶剂,如果沥青中初始的芳香分含量低,或者胶质、沥青质含量高,其抗老化能力会较差。
针入度等级:通常,较硬的沥青(低标号)本身粘度大,其抗老化能力相对较强,但一旦老化,性能下降也更显著。
蜡含量:高蜡含量会降低沥青的粘结性和温度敏感性,加剧老化过程中的硬化现象。
集料与级配
集料吸油性:如果集料是多孔性或高吸水率的,它会吸收沥青中的轻质油分,导致沥青胶结料变硬、变脆,加速老化。这被称为“吸收老化”。
混合料级配:级配会影响沥青混合料的空隙率。过大的空隙率是导致老化的关键因素。
沥青混合料设计
沥青用量:沥青用量过低,集料表面的沥青膜过薄,使其更容易与空气接触,从而加速氧化老化。
空隙率:这是最重要的设计因素之一。高空隙率(如>7%)为空气、水分和紫外线提供了通道,极大地促进了氧化老化与水损害。过低空隙率(如<3%)则容易导致泛油和车辙,但对抗老化有利。
沥青膜厚度:足够的沥青膜厚度可以包裹集料,减少沥青与环境的接触面积,有效延缓老化。

二、 外部因素 (环境与使用因素)
这些因素与路面所处的环境和所受的荷载有关。
热氧化老化
温度:温度是影响氧化速率的最主要因素。温度每升高10°C,氧化反应速率大约翻倍。因此,在夏季高温地区,路面老化更快。
氧气:空气中的氧气与沥青分子发生反应,生成极性含氧基团,使沥青的粘度增加,弹性降低,变硬变脆。这个过程在路面整个生命周期中持续进行。
时间:老化是一个随时间累积的过程。路龄越长,老化程度越深。
光氧老化 (紫外线老化)
太阳辐射:紫外线具有很高的能量,能够直接断裂沥青分子中的化学键,产生自由基,进而与氧气发生反应,导致沥青硬化。这是路面表层(1-2厘米)老化的主要原因。
光照时间与强度:日照时间长、紫外线强烈的地区(如高原、干旱地区),路面光氧老化更为严重。
水损害
水:水分侵入沥青与集料的界面,会破坏其粘附性,导致剥离。水本身也能与沥青发生化学反应(水解),并且作为载体,加速其他有害物质的侵蚀。
冻融循环:在寒冷地区,侵入空隙中的水结冰膨胀,会产生应力,破坏沥青混合料的结构,产生微裂缝,为更多空气和水分进入创造条件,形成老化恶性循环。
交通荷载
重复荷载:交通荷载的反复作用会使路面产生微疲劳裂缝,这些裂缝增加了沥青混合料的内表面积,使其更易接触空气和水分,从而加速局部老化。
重型车辆:重载和超载车辆会加剧路面的应力水平和疲劳损伤,间接促进老化。
其他环境因素
燃料/化学品泄漏:汽油、柴油、机油等溶剂会溶解和沥滤出沥青中的轻质组分,导致沥青失去粘结性。
除冰盐:在冬季撒布的除冰盐(如氯化钠、氯化钙)会加速沥青的乳化、剥离和腐蚀。

总结与老化机理
为了更直观地理解,可以将老化过程分为两个阶段:
短期老化:主要发生在沥青混合料的生产、储存、运输和摊铺压实过程中。高温是主导因素。
长期老化:发生在路面服务的数年甚至数十年间。是热、氧、光、水、荷载等多种因素共同作用、相互促进的缓慢累积过程。
核心机理:无论是热氧还是光氧老化,其本质都是沥青中轻质组分(尤其是芳香分)减少,极性大分子(沥青质)增加,导致沥青的针入度降低、软化点升高、延度下降,最终表现为路面开裂、松散、抗疲劳性能下降。
因此,在工程实践中,延缓老化的措施包括:选用优质沥青或改性沥青、设计合理的级配与空隙率、保证足够的沥青膜厚度、使用抗剥落剂、以及及时进行封层养护等。
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