瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于公路及城市道路領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瀝青混合料在攪拌、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中會(huì)經(jīng)受高溫影響而不可避免出現(xiàn)熱老化;而且，在瀝青路面后續(xù)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，太陽(yáng)光中的紫外線照射使得瀝青混合料表面發(fā)生光老化。雖然紫外線照射直接影響的瀝青厚度只能達(dá)到0.1mm，但是考慮到老化后瀝青分子的擴(kuò)散作用，紫外光老化可擴(kuò)展至瀝青表層以下Imm的厚度范圍。由于瀝青混合料中瀝青膜厚通常為5μηι-15μηι，所以紫外線福射對(duì)瀝青混合料的表層有很大的影響。在強(qiáng)紫外線的照射下，瀝青路面低溫勁度增加、破壞應(yīng)變減小，易形成溫縮裂縫;同時(shí)瀝青光老化后與集料的黏附性變差，易引起剝落、松散、坑槽等破壞，從而影響瀝青路面的使用性能及服務(wù)壽命。因此，有必要對(duì)瀝青及其混合料的紫外光老化進(jìn)行系統(tǒng)研究。
[0003]但現(xiàn)有規(guī)范中尚無(wú)瀝青及瀝青混合料紫外光老化的相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)明專利“瀝青及瀝青混合料紫外線光老化仿真系統(tǒng)”及實(shí)用新型專利“一種瀝青及瀝青混合料長(zhǎng)期老化試驗(yàn)的裝置”中涉及了瀝青及瀝青混合料紫外線光老化試驗(yàn)方法，可進(jìn)行紫外線輻照及其他外界條件下的老化模擬，但僅主要提及了紫外線老化模擬系統(tǒng)的組成。如果采用紫外光老化后的瀝青拌合制備瀝青混合料，不僅會(huì)多浪費(fèi)瀝青材料，而且與實(shí)際情況有所偏差。對(duì)于瀝青混合料的光老化試驗(yàn)方面，現(xiàn)有研究甚少，且僅有的幾篇對(duì)瀝青混合料進(jìn)行光老化研究的論文中，都是對(duì)由瀝青混合料制作而成的馬歇爾試件或者車轍板的最表層進(jìn)行了紫外光線的照射，而后再進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)或動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)等測(cè)試，由于以上均為粗放型的試驗(yàn)項(xiàng)目，由紫外線造成的最表層瀝青老化很大程度上都不可避免地會(huì)被試驗(yàn)誤差等所掩蓋，不能很好地從本質(zhì)上了解紫外光老化后的瀝青混合料性能發(fā)展?fàn)顩r。因此，僅有的研究中均為瀝青混合料試件表面在靜態(tài)下的光老化模擬試驗(yàn)，其存在不足:瀝青混合料在老化過(guò)程中均處于靜止?fàn)顟B(tài)，瀝青混合料僅一個(gè)表面受紫外線的輻照，從而尚未能對(duì)瀝青混合料做出全面準(zhǔn)確的光老化模擬。另外，對(duì)于在實(shí)際路面中鉆取的芯樣進(jìn)行抽提后得到的瀝青進(jìn)行老化后性能研究中，由于只是路面表層瀝青受到了光老化，而抽提出的瀝青中并非全部被紫外線輻照過(guò)，實(shí)際發(fā)生光老化的瀝青占據(jù)抽提瀝青中非常小的比例，由此得出的瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果大大削弱了實(shí)際紫外光老化的程度?；谝陨?，在瀝青混合料的紫外光老化研究方面，還存在很多缺陷及不足。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，提出瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法，以改進(jìn)完善瀝青混合料光老化方面的試驗(yàn)研究。
[0004]本發(fā)明提出一種瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法，以期為后續(xù)瀝青混合料光老化相關(guān)研究提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法。
[0006]本發(fā)明提出的瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法，具體步驟如下:
(I)、紫外線光源確定
根據(jù)紫外線光源輻射產(chǎn)生的光斑形狀，室內(nèi)光老化模擬試驗(yàn)中的紫外光源分為環(huán)狀紫外光和帶狀紫外光。環(huán)狀紫外光一般由蘑菇型的反射型黑光高壓汞燈產(chǎn)生；帶狀紫外光由圓柱管狀的強(qiáng)紫外線高壓汞燈產(chǎn)生?？紤]環(huán)狀紫外光源輻射下的紫外光強(qiáng)度由內(nèi)向外而減弱，強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，所以，此發(fā)明中選用強(qiáng)紫外線高壓汞燈作為紫外線光源。
[0007]另外，由于紫外光源在開(kāi)啟時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，所以，需采用風(fēng)扇或隔熱玻璃等降溫措施，保證瀝青混合料表面溫度低于50°C，以避免熱老化發(fā)生。
[0008](2)、紫外線輻照強(qiáng)度確定
由于紫外光源輻照強(qiáng)度和離開(kāi)光源的距離呈負(fù)相關(guān)，所以，在進(jìn)行瀝青混合料光老化模擬試驗(yàn)中，可調(diào)節(jié)瀝青混合料試樣與光源的距離，以進(jìn)行不同輻照強(qiáng)度下的瀝青混合料紫外線光老化模擬試驗(yàn)。在每個(gè)試驗(yàn)瀝青混合料試樣與光源的距離上，待光源輻照強(qiáng)度穩(wěn)定后，采用輻照計(jì)測(cè)定紫外線輻照強(qiáng)度值；
(3)、紫外線輻照時(shí)間確定
根據(jù)選定的紫外線光源輻照強(qiáng)度，結(jié)合試驗(yàn)需求，根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)置一定的時(shí)間間隔進(jìn)行瀝青混合料的紫外線光老化模擬試驗(yàn)。且可根據(jù)步驟(2)中測(cè)定的紫外光源輻照強(qiáng)度，結(jié)合室外實(shí)際路面上的紫外線輻照強(qiáng)度，根據(jù)光能量等效原理，可進(jìn)行室內(nèi)外紫外輻照時(shí)間的換算。
[0009](4)、瀝青混合料試樣準(zhǔn)備
根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，可由設(shè)計(jì)確定的瀝青混合料配合比制備瀝青混合料，或選定某一粒徑的集料與瀝青原材料，根據(jù)在集料表面形成的瀝青膜厚度要求而確定的油石比進(jìn)行拌合制備瀝青混合料。在瀝青混合料從拌合設(shè)備中取出后，立即將瀝青混合料分散至最小單位(如單個(gè)顆粒)，將冷卻后的瀝青混合料顆粒作為紫外線光老化模擬試驗(yàn)所用試樣。紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)中，制備好的瀝青混合料顆粒單層、分散、均勻地鋪于置物盤中作為試樣，以把置物盤單層鋪滿為單次光老化模擬試驗(yàn)最大需要量。
[0010](5)、瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬
考慮瀝青混合料在靜態(tài)光老化試驗(yàn)中，僅一個(gè)表面可接受紫外光輻照，不能全面反映瀝青混合料的光老化性能。以下采用攪動(dòng)、旋動(dòng)兩種動(dòng)態(tài)模式進(jìn)行瀝青混合料的紫外線光老化模擬試驗(yàn)。
[0011]①攪動(dòng)模式將步驟(4)得到的瀝青混合料放置在具有攪拌葉片的置物盤中，根據(jù)步驟(1)、(2)和
(3)選定的紫外線光源、紫外線輻照強(qiáng)度和紫外線輻照時(shí)間，在進(jìn)行紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)時(shí)，在攪拌葉片的循環(huán)攪動(dòng)下，瀝青混合料顆粒隨之在置物盤中滾動(dòng)，位于置物盤正上方的紫外線光源所輻照出的紫外線，可最大限度地滿足瀝青混合料顆粒不同表面接受紫外光線照射;且可根據(jù)試驗(yàn)需要，可更換不同大小的置物盤、攪動(dòng)葉片，亦可改變攪動(dòng)頻率；
②旋動(dòng)模式
將步驟(4)得到的瀝青混合料放置在可往復(fù)回旋的置物盤中，根據(jù)步驟(1)、(2)和(3)選定的紫外線光源、紫外線輻照強(qiáng)度和紫外線輻照時(shí)間，在進(jìn)行紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)及支撐裝置的帶動(dòng)下，瀝青混合料顆粒隨之在置物盤中滾動(dòng)，位于置物盤正上方的紫外線光源所輻照出的紫外線，可最大限度地滿足瀝青混合料顆粒不同表面接受紫外光線照射;且根據(jù)試驗(yàn)需要，可更換不同大小的置物盤，亦可改變旋動(dòng)頻率。
[0012](6)、瀝青混合料試樣性能測(cè)試試驗(yàn)
對(duì)達(dá)到步驟(5)所設(shè)定的動(dòng)態(tài)光老化輻照時(shí)間后的瀝青混合料試樣進(jìn)行性能測(cè)試試驗(yàn)，主要包括:
宏觀試驗(yàn):黏附性試驗(yàn)、抽提試驗(yàn)等。
[0013]微細(xì)觀試驗(yàn):抽提后所得瀝青的微觀試驗(yàn)，如表面能試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)等。
[0014](7)、結(jié)果分析
綜合試驗(yàn)溫度、紫外光源輻照強(qiáng)度、紫外光源輻照時(shí)間、瀝青混合料性能等測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行瀝青混合料紫外線光老化性能分析及機(jī)理探究。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明包括了室內(nèi)瀝青混合料紫外線光老化試驗(yàn)中紫外線光源及其輻照強(qiáng)度、輻照時(shí)間的確定，瀝青混合料試樣準(zhǔn)備，瀝青混合料紫外線光老化動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)(包括攪動(dòng)模式及旋動(dòng)模式)及瀝青混合料光老化后性能檢測(cè)試驗(yàn)。通過(guò)本測(cè)試方法的實(shí)施，可確保瀝青混合料充分接受紫外線福照，進(jìn)而全面分析瀝青混合料紫外線光老化程度，揭示瀝青混合料在紫外線光老化過(guò)程中的變化規(guī)律及光老化機(jī)理。本測(cè)試方法設(shè)計(jì)合理，翔實(shí)具體，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便易行。