摘要：基于不同服役时间老化沥青路面的上面层和中面层芯样，在试验室抽提回收得到老化沥青，通过频率扫描试验分析其频率敏感性，从而对老化沥青流变性能进行评价。结果表明：沥青路面在服役过程中，上面层由于与外界直接接触，对荷载频率比中面层更加敏感，沥青路面在服役开始后短时间内沥青的频率敏感性较大。

关键词：沥青路面；芯样；回收沥青；频率敏感性

沥青材料在服役期间产生老化易导致路面产生多种病害中国沥青网sinoasphalt.com。沥青的老化主要发生在贮存、运输、施工及服役过程中，尤其路面在服役过程中长期与外界环境接触，沥青材料在高温、氧气、水分的共同作用下，发生了氧化、分解、重新聚合成新的官能团物质等物理化学变化，严重影响了沥青的微观结构组成及化学成分比例。沥青经过老化作用后成分发生了变化，导致一系列性能发生衰变，影响沥青混合料的性能，最终无法承受公路的交通运输任务。沥青老化主要发生在以下3个过程：储存运输过程，热拌沥青混合料搅拌过程和施工摊铺过程。试验已经证明，沥青老化过后，油分含量减少，沥青质含量增加，软化点升高，针入度降低，延度下降。通过大量的实际调查发现：由于沥青发生老化，导致沥青混合料的抗开裂性能急剧下降，沥青路面的抗水损坏能力降低。使得沥青路面在服役期间更加容易产生裂缝类病害及严重的水损坏。

美国SHRP标准为沥青的老化性能评价提供了一个较为系统的方案，首先确定出TFOT、PAV等不同老化条件来模拟实际服役状态下沥青经受的老化，这样可以在试验室里短时间内使沥青混合料经受实际应用时产生的短期老化和长期老化。测试沥青材料的性能变化情况来研究老化对沥青材料性能的影响。进而再采用不同服役时间，不同老化程度的沥青结合料芯样试件进行试验，评价其路用性能。该文设计的思路是直接从经过服役一段时间后的高速公路路面上选取芯样进行相关试验并分析沥青路面对荷载频率的敏感性进行分析，总结其中的变化规律，以便更好地了解路面的衰减情况。

研究通过在已经服役一段年限的高速公路上直接取样，再通过抽提回收其中的沥青，研究其荷载频率敏感性。试验中选取的路段摊铺时使用的沥青为SK-90#基质沥青。由于通过抽提后得到的沥青含量较少，为了保证试验的准确性，只通过需求试样量较少的动态剪切流变试验研究分析老化沥青的性能。

沥青的回收：将取回的芯样按不同沥青种类分层切割，切割好的芯样在120℃的烘箱中加热烘散，通过三氯乙烯溶剂溶解得到沥青混合液，再通过离心蒸发回收得到沥青溶液。

该试验采用的溶剂为三氯乙烯，在蒸馏回收的过程中，会有部分三氯乙烯未挥发完全，并且残留少量矿粉，这些成分对抽提回收的老化沥青各项性能指标均有影响，但影响可以忽略不计。所以采用全自动抽提仪抽提老化沥青是可行的。

老化沥青的荷载频率敏感性测试：主要通过动态剪切流变仪进行测试。测试时，动态剪切流变仪对老化沥青施加动态正弦波荷载并测量沥青试样在受到应力作用时复合剪切模量和相位角的变化，加载模式主要有应变控制和应力控制两种。

此次试验主要研究沥青在不同温度下的频率敏感性，其中频率变化范围为0.1～400rad/s。试验全程由DSR仪器配备的附件进行控温，确保温度达到试验温度要求，并在5min内温度保持稳定后，自动开始进行频率扫描试验。通过试验得到路面试件回收所得沥青的动态剪切模量(反映沥青弹性)、相位角(反映沥青黏弹性性能)、主曲线(反映沥青材料温度敏感性和荷载频率敏感性)等技术参数。

沥青混凝土路面在服役过程中，由于车辆数量及货物重量的不确定性，路面受到的行车荷载作用主要表现为动态加载方式。交通荷载作用的频率会时刻发生变化，从而造成沥青材料表现出不同的黏弹性。为了评价同种沥青在不同面层服役和不同服役时间后的沥青胶浆性能，试验将对不同服役环境下的沥青流变性能进行比较。

选取服役7年后的上面层和中面层的沥青进行研究对比，可以得到不同温度条件下沥青的复合模量和相位角随频率的变化曲线。通过时温等效变换得到不同面层沥青复合模量及相位角随频率变化的主曲线。

可以看出：沥青的复合模量随着荷载频率的增加而明显增大，且扫描温度越高，复合模量越低；相位角随着频率的增加有明显的降低趋势，扫描温度越高，相位角越大。上面层和中面层的变化趋势一致，但是可以明显看出二者还是有所区别。沥青材料的复合模量随载荷频率的增大都呈现出增大的趋势，并且复合模量与加载作用频率二者的对数值之间具有非常匹配的线性关系。上面层沥青的复合模量普遍高于中面层的复合模量，而相位角则是低于中面层的。这表明沥青路面上面层的沥青老化程度更高，主要原因是上面层长期暴露在外界环境中，受到行车荷载及天气气候等多重因素的耦合作用，其沥青老化得更加严重，对频率表现得更加敏感。

试验分别选取服役3、5和10年的高速公路进行钻芯取样，抽提回收其不同面层的老化沥青，对其荷载频率敏感性进行研究分析。

可知：不同面层、不同服役时间的沥青胶结料的复合模量都随着扫描频率的增加而增大，服役时间越久，模量值越大，即老化越严重，这说明了老化程度与服役时间成正相关。同样可知上面层的模量总体比中面层的模量稍高一些，这是因为上面层暴露在外界环境下从而老化程度更大。同样可以分析出相位角随频率的增加而逐渐减小，这也符合模量得出的规律，即老化程度越严重，相位角越小。

分析，相对于服役10年后的路面，服役3年和5年的路面模量、相位角变化程度都比较接近，这说明在2年时间里，路面老化变化程度比较缓慢。同时也能看出服役3年和5年的模量及相位角受荷载频率变化程度影响相对比较剧烈，表明了短期服役时间内路面对荷载频率的敏感性要高于长期服役后的路面。

通过对服役后沥青路面芯样回收的老化沥青对荷载频率敏感性分析，可以更好地评价沥青路面使用性能，并确定路面服役中的性能衰减变化。得到以下结论：

(1)沥青样品研究结果表明，环境因素对沥青面层的老化作用非常显著，服役后的路面上面层的模量高于中面层，相位角要小于中面层。在服役过程中，上面层材料模量增加幅度更为明显。

(2)荷载频率敏感性研究表明，短期服役时对荷载频率的敏感性较高，随着服役时间的增加，敏感性逐渐降低。