瀝青紫外光老化特性研究.pdf

1、瀝青在使用過程中的老化，導(dǎo)致瀝青路面性能劣化，影響了路面的使用壽命。太陽光中的紫外光輻射是引起瀝青在路面服務(wù)期間發(fā)生老化的主要自然因素之一，尤其在海拔較高的強(qiáng)紫外光輻射地區(qū)。對瀝青在紫外光老化過程中的老化機(jī)理、流變特性、路用性能及殘余疲勞壽命進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，可以為評價(jià)和預(yù)測瀝青的抗紫外光老化性能提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。 (1)應(yīng)用紅外光譜分析和流變學(xué)方法相結(jié)合，研究了紫外光輻射強(qiáng)度、溫度、瀝青試樣膜厚、老化時(shí)間等因素對室內(nèi)瀝

2、青加速紫外光老化模擬試驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律，優(yōu)化了室內(nèi)加速紫外光老化模擬試驗(yàn)條件。研究發(fā)現(xiàn)，紫外光輻射強(qiáng)度越高，瀝青的羰基指數(shù)增加速度越快，即瀝青的氧化速度越快；紫外光老化主要發(fā)生在瀝青的表層，當(dāng)瀝青膜厚小于200μm時(shí)，紫外光老化對瀝青流變性能和老化特征官能團(tuán)的影響較大。 (2)采用四組分、紅外光譜等現(xiàn)代分析技術(shù)，研究瀝青在紫外光老化過程中發(fā)生的化學(xué)組成變化。研究結(jié)果表明：紫外光老化后瀝青的羰基和亞砜基指數(shù)顯著增加，產(chǎn)生了更多的極

3、性官能團(tuán)，導(dǎo)致形成了更多的分子量相對較大的瀝青質(zhì)，其膠體結(jié)構(gòu)更趨凝膠型；SBS改性瀝青中，紫外光老化除了導(dǎo)致其基質(zhì)瀝青中含氧極性官能團(tuán)的增加外，還使得丁二烯官能團(tuán)含量減少，SBS改性劑裂解，這兩種反應(yīng)過程決定了SBS改性瀝青紫外光老化后的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)。 (3)核磁共振氫譜研究發(fā)現(xiàn)，瀝青在紫外光老化過程中發(fā)生了異構(gòu)化、脫烷、裂解等化學(xué)反應(yīng)。 (4)瀝青的原子力顯微鏡圖顯示，瀝青在老化過程中的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的變化引起了瀝青表面

4、微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的改變；老化使基質(zhì)瀝青中瀝青質(zhì)締合結(jié)構(gòu)增大，SBS改性瀝青的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)消失，SBS改性瀝青的表觀形態(tài)向基質(zhì)瀝青靠近；SBS改性劑的引入，可以部分的改善老化瀝青中瀝青質(zhì)的分布狀況；瀝青的原子力顯微鏡測試結(jié)果與瀝青的四組分分析、傅立葉紅外光譜分析及核磁共振氫譜分析結(jié)果具有很好的相關(guān)性。 (5)利用美國SHRP研究成果推薦的布氏粘度、動(dòng)態(tài)剪切流變儀等技術(shù)手段，研究紫外光老化對瀝青流變性能、路用性能的影響。研究結(jié)果表明：紫外光

5、老化使瀝青粘度增加、溫度敏感性降低，在低溫情況下，老化的增粘效應(yīng)較高溫條件下明顯；紫外光老化作用顯著增大了瀝青復(fù)合剪切模量G*并降低了相位角δ，使瀝青變硬；紫外光老化使SBS改性瀝青的相位角平臺區(qū)逐漸向高溫方向移動(dòng)，最后消失。 (6)通過對瀝青試樣反復(fù)施加恒定應(yīng)變，進(jìn)行DSR時(shí)間掃描疲勞試驗(yàn)，測試其殘余疲勞壽命。試驗(yàn)結(jié)果表明，紫外光老化使瀝青的殘余疲勞壽命急劇降低，且紫外光老化對瀝青疲勞性能的影響比其他技術(shù)性能的影響大。