模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機理的研究.pdf

1、我國海拔2000m以上的面積約占國土總面積的33％，這類地區(qū)紫外輻射強度是平原地區(qū)的4-5倍。瀝青紫外老化現(xiàn)象嚴重是導(dǎo)致瀝青路面過早的破壞的主要原因之一。本文通過改進的老化設(shè)備實現(xiàn)了瀝青野外紫外老化的室內(nèi)加速模擬試驗；利用流變學(xué)的手段對紫外老化后瀝青的路用性能進行研究；利用紅外光譜、薄層色譜等分析方法進行紫外老化機理研究，明確了瀝青的紫外老化機理；在對多種改善措施性能比較的基礎(chǔ)上，提出了紫外老化改善措施的建議。主要研究內(nèi)容及成果概括如下

2、：
　　在深入了解室外紫外線輻照規(guī)律的基礎(chǔ)上，對原有的紫外老化設(shè)備進行了改造，選擇了更合理的紫外線輻照光源，加設(shè)了冷卻和供氣系統(tǒng)，使紫外老化系統(tǒng)能真實地模擬室外瀝青的紫外老化；確定了室內(nèi)紫外老化加速率的計算方法及室內(nèi)加速紫外老化的方法。
　　利用動態(tài)流變學(xué)的手段全面分析了紫外老化后瀝青的流變性能和與石粉的交互作用。研究表明，紫外老化后瀝青在使用溫度范圍內(nèi)復(fù)合模量變大，滯后角變小，流變性變差；利用 B值對不同瀝青與石粉的交互作

3、用進行了研究，試驗結(jié)果表明紫外老化后二者的交互作用降低。低溫流變性變差，瀝青更易發(fā)生脆性破壞；中溫流變性的劣化，使瀝青更易發(fā)生疲勞破壞；高溫流變性變差，使車轍因子增大，對瀝青的高溫抗車轍能力有利，三者相比較，紫外老化后以低溫流變行為的變化最顯著，對瀝青路用性能最不利。
　　紫外老化改變了瀝青的材料性質(zhì)和力學(xué)行為。老化后的瀝青由柔而軟的材料變成了剛而脆的材料；隨著老化時間的延長，粘彈轉(zhuǎn)變頻率逐漸向低頻移動，表明老化后的瀝青在較高溫度

4、下即可發(fā)生從粘性區(qū)向彈性區(qū)的轉(zhuǎn)變，在低溫條件下容易發(fā)生破壞。以時溫等效原理的失效溫度為判斷方法觀察到，紫外老化后瀝青的聚集態(tài)轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生變化。玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度隨瀝青老化深度的增加呈升高趨勢，紫外老化后瀝青在較高溫度下就轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)。由于處于玻璃態(tài)的分子鏈段松弛時間遠遠大于力作用時間，因此，瀝青由原來的“柔而軟”變?yōu)槔匣蟮摹皠偠唷薄Ｗ贤饫匣缶奂瘧B(tài)的變化，是瀝青力學(xué)行為轉(zhuǎn)變、流變特性變差的內(nèi)在原因。
　　對紫外老化過程中各組分自由

5、基鏈反應(yīng)歷程的研究表明，瀝青的紫外老化是各族組分共同參與的紫外光氧化反應(yīng)，飽和分不僅參與了老化反應(yīng)，并對芳香分和膠質(zhì)的光氧化反應(yīng)起促進作用，是瀝青紫外老化反應(yīng)的重要物質(zhì)。飽和分含量高的瀝青紫外老化更強烈，老化后瀝青流變性的劣化更顯著。紫外老化過程中，膠質(zhì)瀝青質(zhì)之間產(chǎn)生較強締和作用，這種締和在宏觀上對應(yīng)瀝青質(zhì)的聚集沉淀，隨著紫外老化反應(yīng)的進行，瀝青由溶膠向凝膠、由膠體向固體轉(zhuǎn)變。瀝青膠體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和瀝青質(zhì)的聚沉是導(dǎo)致瀝青在紫外老化后發(fā)生聚