一、研究背景 

机场跑道接缝的灌缝材料需同时满足高弹性、耐高低温循环、耐紫外老化、耐燃油侵蚀及耐动态荷载疲劳等苛刻服役条件。SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）嵌段共聚物改性沥青胶泥因其优异的粘弹性能，在国内外机场道面接缝维护中被广泛采用。然而，航空交通量的持续增长、大温差及高紫外辐射环境，使胶泥的耐久性问题日益突出，亟需建立基于长期服役数据的系统评估体系。

二、试验方案 

1. 材料组成 

   以70号A级道路石油沥青为基料，SBS（线型/星型质量比30/70）掺量4.5 %；复配0.3 %增塑剂、0.2 %抗氧剂、0.15 %紫外吸收剂、6 %橡胶粉及12 %重钙粉，制备成接缝专用胶泥。 

2. 加速老化与疲劳耦合试验 

   a. 紫外-热氧耦合老化：75 ℃、1.0 W m⁻² @ 340 nm、168 h、336 h、504 h； 

   b. 盐雾-冻融循环：5 % NaCl 溶液，-20 ℃↔60 ℃，300 次； 

   c. 动态剪切疲劳：DSR 10 Hz，应变控制0.5 %，温度扫描-15 ℃~70 ℃，循环次数10⁶； 

   d. 现场跟踪：华北某4E级机场跑道纵缝，2018~2023 年，累计起降约28 万架次。 

3. 评价指标 

   软化点、25 ℃针入度、5 ℃延度、弹性恢复、剪切疲劳寿命、界面粘结强度、低温弯拉、表面能、FTIR 官能团变化、SEM 微观形貌。

三、结果与讨论 

1. 热氧-紫外耦合老化 

   老化504 h后，胶泥软化点上升8.7 ℃，5 ℃延度下降38 %，羰基指数（C=O）由0.12增至0.31，表明SBS的PB段发生明显断链，沥青芳香分氧化缩合；SEM显示表面出现微裂纹，深度约30–50 μm，裂纹尖端伴随填料-基体脱粘。 

2. 盐雾-冻融循环 

   300 次循环后，界面粘结强度由1.8 MPa降至1.1 MPa，质量损失0.7 %；FTIR出现Si–O–Si新峰，说明抗氧剂水解产物迁移至表面形成脆性膜，导致低温脆化温度由-28 ℃升至-22 ℃。 

3. 动态剪切疲劳  

   在60 ℃、10 Hz条件下，胶泥疲劳寿命Nf随老化时间呈指数衰减：Nf=1.6×10⁷·exp(-0.0072t)，R²=0.96；未老化样品表现为典型的粘弹性耗散，老化504 h样品出现明显的弹性模量平台，表明SBS网络结构已部分破坏。 

4. 现场跟踪 

   5 年现场观测表明，胶泥表面出现轻微龟裂，但裂缝未贯穿；接缝渗水率保持<5 %，满足MH/T 5004-2010《民用机场沥青道面设计规范》要求；钻芯取样测得25 ℃弹性恢复仍达72 %，仅比初始值下降6 %，显示良好的长期耐久性。

四、耐久性衰变模型 

基于现场与实验室数据，建立“老化-疲劳耦合损伤”模型： 

D(t,T,ε)=D₀·[1-exp(-(t/τ)^β)]·[1+α·ε^γ] 

其中τ=τ₀·exp(Ea/RT)，Ea=78 kJ mol⁻¹，β=0.88，α=0.015，γ=1.2。 

模型预测25 ℃服役条件下，胶泥性能衰减到临界值（延度<10 cm，界面粘结强度<0.8 MPa）所需时间约为12.3 年，与现场观测趋势吻合良好。

五、提升耐久性的技术措施 

1. 微观结构优化 

   采用星型SBS与线型SBS质量比2:1，提高交联密度，增强老化后的模量保持率。 

2. 多功能协同抗老化体系 

   引入0.3 %受阻酚类抗氧剂与0.1 % HALS（光稳定剂）复配，羰基指数降低42 %，紫外老化寿命延长1.8 倍。 

3. 界面增韧 

   通过硅烷偶联剂处理橡胶粉表面，提高与沥青基体的界面粘结强度15 %，疲劳裂纹扩展速率降低30 %。 

4. 施工工艺控制 

   灌缝温度控制在180–190 ℃，保证胶泥充分渗入缝壁；施工后24 h 内完成二次压实，减少内部气泡，提高密实度与耐久性。

六、结论 

(1) 长期服役及加速试验表明，SBS改性沥青胶泥在机场跑道接缝环境中的主要失效模式为热氧-紫外耦合老化导致的SBS断链及界面脱粘。 

(2) 建立的“老化-疲劳耦合损伤”模型可准确预测胶泥在25 ℃服役条件下的剩余寿命，预测结果与现场5年实测数据吻合。 

(3) 通过微观结构优化、多功能抗老化体系及施工工艺改进，可将胶泥在典型机场环境下的服役寿命由8–10年提升至12年以上，满足高等级机场道面长期免维护需求。