本文是一篇土木工程论文，本文通过对沥青及沥青混合料老化前后性能的变化以及老化指标之间的相关性进行了深入的探讨，并对沥青及沥青混合料进行调控，运用相关性分析沥青及沥青混合料调控效果。主要结论如下：（1）沥青内部的官能团对老化影响较大，沥青老化后，三种官能团含量均有所增加。此外针入度与延度随三种官能团的增长而降低，软化点与黏度随三种官能团的增长而增大；另外对比后发现相比于芳香官能团、亚砜基与沥青宏观指标的相关性程度，羰基与沥青宏观指标的拟合程度最高，总体来看官能团指标对沥青宏观指标的相关性依次为：羰基＞芳香官能团＞亚砜基。表明在基质沥青老化过程中，羰基指数的变化能很好地反映老化对沥青性能的影响。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
公路交通是我国经济建设发展的基础，其具有流量大，通行效率快，运输成本低，辐射面广等特点。在实现土地均衡发展，减少区域差异和改善交通运输等方面发挥着重要作用。事实上，许多项目建成后，使用一段时间，性能就会恶化，这给国家带来了巨大的财政负担。为了保障道路使用的质量，延长服役年限，科学有效地使用资金，有必要提升路面性能改进技术。因此，如何延长路面服役时限，采取相应的控制措施和技术标准，来提升其综合利用效益，已成为该领域急需解决的难题。
沥青及沥青混合料路面老化问题一直是制约路面耐久性的重要因素之一，因此这一问题逐渐引起国内外研究学者的重视。沥青在运输、施工过程中都会发生氧化老化、自然硬化等，这造成了沥青性能的改变。另外沥青路面服役期间，受降水、温差、交通荷载等因素耦合作用会进一步老化，从而导致路面寿命降低。因此，对沥青及沥青混合料老化前后性能的变化以及老化指标之间的相关性进行深入的分析有助于揭示沥青老化对混合料耐久性的影响，从而对沥青及沥青混合料进行抗老化调控，以期达到减缓沥青路面老化的效果。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青老化规律研究
沥青老化一直是国内外研究人员亟待解决的难题。沥青老化包括在运输以及摊铺阶段的短期老化以及在服役期间的长期老化。在外界环境的影响下，沥青会与空气中的氧气发生反应，从而导致沥青的物理及化学性能下降。目前众多研究人员对沥青老化进行了多方面的探讨。
1.2.1.1 物理性能衰变规律
沥青老化过程较为复杂，其中研究最为广泛的是沥青物理性质的变化。1984 年Petersen 研究了长期老化前后沥青的物理变化，以及老化加剧对 60℃黏度的性能影响[1]。2005 年张争奇指出，短期和长期老化后沥青组分的变化和常规指标的变化是不同的，若以指标为依据评估沥青的抗老化性能，短期老化不能完全表征沥青的抗老化性能[2]。2011 年赵永利对比分析了老化前后基质与 SBS 改性沥青之间的物理性能差异，得出 SBS 改性沥青老化后黏度增加、变形能力衰减等规律特点[3]。到目前为止，众多国内外学者分析了沥青基本指标以及黏度、蠕变劲度的变化，对沥青老化性能的衰减以及指标的变化已经有了深刻的认知。普遍认为不同类别的沥青虽然具有不同的性能，但其变化规律基本相同[4-8]，随着老化的加剧，沥青各项指标均有所衰退，但软化点与黏度有所提升，这说明老化使沥青对温度的敏感性降低，从而降低了沥青路面的服役寿命[9-12]。
1.2.1.2 分子结构变化
随着微观分析技术的发展，国内外学者对老化沥青的探讨正逐渐从物理性质转向微观性质分析。如化学组分，沥青内部化学分子结构变化等，以此来进一步的分析沥青老化机理。
单丽岩研究表明，SBS 改性沥青的蜂状结构并不明显，加入 SBS 改性剂后，沥青表面的应力减小，分布变得更加均匀。另外，相分离发生的位置是沥青表面应力最大的部位[13]。刘奔研究发现，羰基和亚砜基等官能团在沥青老化过程中含量会逐渐增大，而且官能团存在先生成后分解的过程[14]。周兴林研究表明，改性沥青相较于基质沥青多了两个吸收峰，因此可以通过沥青图谱的吸收峰对基质沥青与改性沥青进行判断[15]。
综上可知，国内外学者对沥青的物理性质和分子结构的变化都有了深入的探究，但是对二者相关性的联系研究较少，并没有建立起沥青化学组分变化与沥青性能之间的相关关系，以此来深入分析沥青老化机理。
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第 2 章 原材料和配合比设计
2.1 原材料
2.1.1 沥青
本文试验采用 AH-70#石油沥青，根据（JTG E20-2011）,对沥青基本技术指标进行试验，结果如表 2-1 所示。
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2.2 沥青混合料配合比设计
2.2.1 级配设计
本试验研究考虑沥青混合料强度、刚度、抗老化等方面，选用 AC-13 沥青混合料，来探究老化前后沥青混合料力学性能变化规律与机理，其集料配比如表 2-4 所示，合成级配曲线见图 2-2。
沥青黏度可以反映沥青的流变性能，常采用布氏旋转黏度测试方法，其操作简单，数据精准等优点，在世界各国应用广泛。根据（JTGE20-2011），首先制备沥青试样，转子采用 S29 号转子，选用五种不同温度分别为，90℃、100℃、110℃、120℃、135℃进行测试，再将试样与转子分别在不同的测试温度下保温 90min 使其充分加热，保温完毕后取出并安装在黏度仪上，等待试样温度稳定到试验温度，即可开始测试，待黏度波动较小基本稳定时，每分钟读取一个数值，连续读取三次，得出平均值。
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第 3 章 沥青宏观指标与化学组分相关性分析...................19
3.1 试验测试方法.....................19
3.1.1 三大指标测试...................19
3.1.2 黏度测试...........................19
第 4 章 老化前后沥青混合料力学性能与沥青指标相关性分析............................31
4.1 试验方案设计及评价指标......................31
4.1.1 混合料室内短期老化........................31
4.1.2 混合料室内长期老化.............................32
第 5 章 指标相关性在混合料性能分析中的应用......................47
5.1 抗老化沥青与准确性分析........................47
5.1.1 沥青基本指标与组分指标测定...................47
5.1.2 预测抗老化沥青指标.........................48
第 6 章 基于沥青老化指标的混合料梯度老化性能分析
6.1 不同层位沥青混合料力学性能预测分析
本文在前面实验部分研究了沥青宏观指标与沥青混合料力学指标的相关性，因此本节根据文献中对路面不同深度处的老化沥青指标如表 6-1 所示[42]，并运用相关性对路面不同老化深度下的模量进行了预测。
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结论
本文通过对沥青及沥青混合料老化前后性能的变化以及老化指标之间的相关性进行了深入的探讨，并对沥青及沥青混合料进行调控，运用相关性分析沥青及沥青混合料调控效果。主要结论如下：
（1）沥青内部的官能团对老化影响较大，沥青老化后，三种官能团含量均有所增加。此外针入度与延度随三种官能团的增长而降低，软化点与黏度随三种官能团的增长而增大；另外对比后发现相比于芳香官能团、亚砜基与沥青宏观指标的相关性程度，羰基与沥青宏观指标的拟合程度最高，总体来看官能团指标对沥青宏观指标的相关性依次为：羰基＞芳香官能团＞亚砜基。表明在基质沥青老化过程中，羰基指数的变化能很好地反映老化对沥青性能的影响。
（2）中、低温下弹性模量的阶段差异指数均大于层底抗拉强度阶段差异指数，说明弹性模量对沥青混合料的老化最为敏感。
（3）通过对老化前后基质沥青及沥青混合料相关性分析发现，沥青宏观指标与老化前后混合料的强度、模量、应变有很好的相关性，其中针入度与软化点相比于延度、黏度表现更为优异，因此可以在中、低温下基质沥青混合料老化过程中，可以通过基质沥青宏观指标的变化很好地预测出老化前后基质沥青混合料力学指标的变化规律。
（4）老化前后沥青的针入度、软化点、黏度随抗氧剂掺量的增加呈降低趋势，延度随抗氧剂的增加呈升高趋势。抗氧剂对沥青宏观指标的影响依次为：黏度>延度>针入度>软化点。
（5）通过沥青官能团指数对抗老化沥青宏观指标进行预测发现，预测值与实测值会有所偏差，这可能是因为加入抗氧剂后抑制了沥青老化过程的氧化反应，改变了原有沥青的物理、化学性质。综合比较来看抗氧剂对沥青宏观指标的影响大小为：黏度>延度>针入度>软化点。
参考文献（略）
