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瀝青老化試驗重要性
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發(fā)布日期：[2017-05-12] 共閱[6515]次 |
瀝青路面要保證具有一定的使用年限，而不會在較短時間內出現(xiàn)路面大修，除考慮路面結構上設計合理之外還要保證面混合料具有耐久性。耐久性好壞使用抗老化性能、耐疲勞性能、水穩(wěn)定性和抗滑特性幾方面評價。而其中的抗老化性能評價較復雜，且瀝青老化的影響因素較多。從影響瀝青老化的各個階段出發(fā)，合理分析不同因素的影響，并列舉出現(xiàn)階段的試驗評價方法，總結試驗方法的差異。
中國論文網(wǎng) http://www.xzbu。。ｃｏｍ/1/view-3421695.htm
關鍵詞： 瀝青老化 因素 紫外線
中圖分類號：U418 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）007-009-02
1 引言
瀝青老化是從瀝青產生開始直到其性質發(fā)生改變，內部結構發(fā)生改變導致路用性能劣化的過程。這一過程中，發(fā)生老化階段包括貯存、運輸、混合料制備和后期路面使用過程。影響老化的主要是外界因素，如：加熱、氧氣、光照和水。瀝青的老化主要發(fā)生在混合料拌和以及道路使用過程中，是隨時間的延長逐漸產生的，老化速率直接關聯(lián)路面的使用壽命，是影響瀝青路面耐久性的主要因素。
為評價瀝青老化，在我國瀝青技術標準中用旋轉薄膜烘箱試驗和薄膜烘箱試驗兩種方法評價。在不同的階段還用短期老化和長期老化試驗方法評價。短期老化的方法總結三種方法：烘箱老化法、延時拌和法和微波加熱法；長期老化總結三種方法：加壓氧化處理、延時烘箱加熱和紅外線或紫外線處理。瀝青混合料老化前后的性能發(fā)生較大變化，可以利用瀝青混合料的力學性能試驗和瀝青混合料回收瀝青的性能試驗結果的變化來評價。
2 影響老化因素
老化的影響因素是多方面的，大體分為兩種，內部因素和外部因素。兩種因素共同影響產生瀝青老化。按時間的長短分短期和長期老化。各階段存在的影響因素同老化的分期如圖1所示。
2.1 老化內部因素
內部因素主要是材料自身的組分差異導致。不同產地生產的瀝青組分不同導致抗老化性能有較大差異。如瀝青粘度，瀝青粘度越大，氧氣擴散進人瀝青分子的難度越大，氧化反應越少，則瀝青性質變化較小，相反則較大；生產時是否引入改性劑，也有較大影響。因此，瀝青自身的性質必然會影響瀝青老化；另外，瀝青老化還與在混合料中所處的狀態(tài)有關，如成型后空隙率和瀝青用量等。
2.2 老化外部因素
瀝青作為路面材料同外界環(huán)境接觸，且在加工、儲存、運輸和混合料拌和的過程中一直處于較高溫度，加快了瀝青各組分的變化。在成型以后，路面長期受外界作用，如日光照射、空氣氧化、雨水浸泡、冰雪覆蓋、交通負荷等，導致瀝青發(fā)生揮發(fā)、分解、氧化等反應，瀝青會逐漸失去粘彈性質產生老化。
包括的主要類型有：(1)瀝青的氧化老化，其速度受溫度影響較大。當溫度>100℃時，瀝青有明顯的脫氫縮合現(xiàn)象；(2)瀝青受熱老化，是指瀝青中的輕質油分在受熱狀態(tài)下不斷揮發(fā)，影響瀝青組分組成比例所產生的瀝青性能的變化，另外由于瀝青中含有的不飽和碳鏈具有不穩(wěn)定性，在溫度較高時會發(fā)生縮聚反應使瀝青組分的結構鏈接改變，導致瀝青性質變化；(3)水損害老化，瀝青中可溶性物質易被雨水溶解而產生流失，這也會造成瀝青的老化變質；(4)光照老化，瀝青路面長時間處于日光照射之下，光對瀝青的耐久性影響較大。在自然光中，紫外線對瀝青老化的影響大。
3 瀝青老化試驗方法
道路瀝青路面施工時，受加熱過程影響瀝青產生短期老化。路面建成后，長期暴露在大氣環(huán)境中，經(jīng)受自然因素的作用，同時還要受到汽車等應力作用，因此瀝青混合料老化后的性能更接近瀝青路面的使用性能，這對評價和預測瀝青路面的耐久性更有實際意義。
3.1 短期老化的試驗方法
短期老化是在混合料施工中由于受熱使瀝青輕質油分揮發(fā)和氧化造成。試驗方法應體現(xiàn)施工階段的老化效果，主要采用的有三種方法：烘箱老化法、延時拌和法、微波加熱法。根據(jù)規(guī)范瀝青薄膜加熱試驗和瀝青旋轉薄膜加熱試驗模擬短期的老化行為。對比試驗前后瀝青的質量損失，殘留物的針入度、粘度、延度及脆點等指標的變化，以評定瀝青的耐老化性能。
烘箱加熱法具有模擬施工條件好、易于操作和設備費用低等優(yōu)勢，被業(yè)界認為是室內模擬瀝青混合料短期老化的有效的方法。烘箱加熱法作為瀝青混合料短期老化的試驗評價方法，在使用中模擬瀝青混合料老化程度，需要控制的重要條件是溫度和時間效應。該試驗條件是將混合料置于(135??)℃的強制通風箱中老化4h??min，而后測定其力學性質。通過不同工程瀝青路面鉆芯取樣與室內經(jīng)過不同老化時間后成型試件的回彈模量試驗進行了比較，混合料試件的回彈模量相近，說明模擬試件代表了瀝青混合料在施工階段的一個水平。
瀝青薄膜加熱試驗方法為：利用圓盤形盛樣皿裝50g??.5g瀝青，制成厚度均勻的瀝青薄膜，放入烘箱內的轉盤上恒溫在163℃，并使轉盤以5.5r/min的速度旋轉。持續(xù)加熱5h后，瀝青的老化完成。冷卻瀝青試樣并干燥后，測定質量損失和老化后殘留物的各項基本指標。瀝青旋轉薄膜加熱試驗的方法同瀝青薄膜加熱相似，主要是采用了旋轉薄膜烘箱并利用盛樣瓶裝試樣，加快了老化速率，因此持續(xù)時間變?yōu)?5min，指標測定等同瀝青薄膜加熱試驗，瀝青旋轉薄膜加熱試驗對瀝青的老化作用要強于瀝青薄膜加熱試驗。
3.2 長期老化試驗方法
長期老化試驗方法主要是研究瀝青混合料在壓實成型試件后持續(xù)氧化效應等因素作用導致的老化。主要有三種方法：加壓氧化處理、延時烘箱加熱以及紅外線或紫外線處理。延時烘箱加熱和加壓氧化處理是混合料試驗室長期老化方法中有效的方法?，F(xiàn)處于研究階段的主要是瀝青紫外線老化，這一方法考慮到在紫外線的作用下，誘發(fā)氧化反應所需氧的影響，還有模擬過程中溫度的控制等關鍵因素，若能較好控制，將會得出更加接近實際的結果。
3.3 評價瀝青混合料老化效果的指標
長期老化評價有三種方法：(1)加壓條件下對瀝青氧化處理；(2)利用烘箱，對材料采取延時烘箱加熱；(3)利用瀝青敏感的光線照射處理，如采用紅外線或紫外線照射?，F(xiàn)在大多采用評價瀝青混合料老化效果的方法分為兩方面：對老化后瀝青混合料進行力學性能試驗和通過回收的方式得到的老化后瀝青的性能試驗。利用老化后瀝青混合料做力學性能試驗，包括有靜態(tài)和動態(tài)模量試驗、間接拉伸試驗、蠕變試驗。模量試驗可以獲得老化全過程中各個階段的模量數(shù)據(jù)。間接抗拉試驗值增量明顯，因此也開始漸漸被重視。從試驗室和野外老化瀝青混合料中回收瀝青，采用針人度、延度、粘度、組分等指標同已有數(shù)據(jù)對比，作為評價瀝青混合料有效性的評估結果。
對不同方法得到的老化后瀝青進行組分考察，分析化學組分變化同路用性能改變之間。得出老化后瀝青變化組分是膠質和瀝青質，在基本指標上，軟化點的值成近似等比上升趨勢，針入度呈現(xiàn)曲線下降趨勢，延度值表現(xiàn)為下降。所以通過老化后的基本指標可以很好反映出瀝青老化后的性能變化。
4 結語
瀝青老化受很多因素影響，所以研究和試驗過程中應考慮到不同因素的作用方面。文中指出內外的影響因素，并分階段說明了各因素的主要影響方面，有利于為使用者們在使用瀝青過程中控制工藝，減小不同階段的瀝青老化。
對于道路中的瀝青混凝土路面，在不同階段瀝青的老化程度決定著路面的路用性能。使用不同的試驗方法可以模擬出老化后的瀝青狀態(tài)，根據(jù)不同的指標測試可以判斷出老化后的性能變化，進而指導道路的施工和后期路面的養(yǎng)護處理，所以應合理選擇老化判斷方法和指標對比。 |
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