瀝青的長期老化評價(jià)方法
相對于拌和和鋪筑過程的短期老化(STOA) 而言, 瀝青在路面使用過程中的老化是一個(gè)漫 長的過程, 所以稱為長期老化(L TO A) 。在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi), 對瀝青老化的研究都集中在短期 老化上,對長期老化的研究進(jìn)展,收效甚微。 早期對瀝青的長期老化試驗(yàn)方法的研究集中所模擬自然環(huán)境條件,采用類似于塑料、高聚 物的老化方法, 也有的直接采用在室外暴曬的試驗(yàn)方法。ASTM(D 1670) 有一個(gè)加速老化試驗(yàn) 方法是供屋面防水瀝青用的,一些國家也參照此方法進(jìn)行道路瀝青加速老化試驗(yàn)。在我國,早 在60年代,交通部公路科學(xué)研究所就添置了能模擬日曬、雨淋、紫外光等自然環(huán)境的老化箱, 后來山西省交通科學(xué)研究所還研制成功了模擬氣候條件的加速老化試驗(yàn)儀,但真正用于試驗(yàn) 則很少。 在日本,對各種模擬氣候的加速老化條件,如碳弧燈、氙燈、紫外光等各種光源的老化條件 進(jìn)行了深入的研究,尚無結(jié)論,最終未能成為為生產(chǎn)單位所接受的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。 因此,許多學(xué)者進(jìn)行瀝青的加速老化試驗(yàn)主要還是對不同瀝青品種的老化性能的定性比 較上。 直至20世紀(jì)90年代美國SHRP成果SUPERPAVE提出壓力老化試驗(yàn)(Pressure Aging Ves- sel, 簡稱PAV) 后, 長期老化試驗(yàn)方法才成為為公眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法8] 。SHRP研究認(rèn) 為,瀝青結(jié)合料老化主要是基于兩種不同的機(jī)理:瀝青中輕質(zhì)油分的揮發(fā)和與環(huán)境中的氧起反 應(yīng)。在熱拌和鋪筑過程中,由于有高溫?zé)釟饬鞯拇嬖?,結(jié)合料的老化按這兩種機(jī)理發(fā)生老化, 采用旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)是適宜的。在路面竣工后,雖然老化仍然繼續(xù)進(jìn)行,但使用溫度較低, 揮發(fā)已經(jīng)不再是主要的了,氧化機(jī)理將占主要的地位。瀝青結(jié)合料是由有機(jī)高分子組成的,能 同環(huán)境中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)使瀝青變硬變脆,形成時(shí)間性氧化硬化或老化硬化,雖然在溫暖 氣候條件下氧化較快,但氧化硬化的過程相當(dāng)緩慢,且與路面的壓實(shí)情況和空隙率關(guān)系甚大。 應(yīng)該著重指出的是, 美國SHRP研究計(jì)劃在 壓力氣 提出瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范時(shí)曾經(jīng)列人 度監(jiān)控 了老化指數(shù)的指標(biāo),試驗(yàn)根據(jù)西部研究院J. cl eine Petersen的方法進(jìn)行, 瀝青試樣暴露在 43.3℃的高壓氧狀態(tài)下。據(jù)認(rèn)為現(xiàn)行老化試 驗(yàn)的高溫狀態(tài)將破壞瀝青的結(jié)構(gòu)硬化(位阻 面青試樣 變硬)使試驗(yàn)不大準(zhǔn)確。新的老化試驗(yàn)方法 反映了路面5年的老化情況,一般瀝青路面 的老化發(fā)生在頭5年內(nèi),而疲勞開裂則通常 壓力老化 試樣架 在老化以后才發(fā)生。
回收瀝青的針入度隨著路齡的增加而降低,軟化點(diǎn)與粘度隨路齡的增長而升 高,延度隨路齡的增加而減小,兩種瀝青的大致趨勢一致,尤其是開始30個(gè)月變化最快,以后 就漸漸速度減慢趨于穩(wěn)定了。至于使用30個(gè)月之后各項(xiàng)數(shù)據(jù)有系統(tǒng)反彈,顯然是回收瀝青不 當(dāng)造成的。結(jié)果表明單家寺瀝青有較好的低溫延度,路面完好未裂,而勝利瀝青的15℃延度 很小,因而路面開裂嚴(yán)重。同時(shí)單家寺稠油瀝青的軟化點(diǎn)和粘度始終大于勝利瀝青,反映了較 好的高溫穩(wěn)定性。 對不同路齡回收瀝青的化學(xué)組成進(jìn)行了四組分分析,以了解瀝青在使用過程中化學(xué)組成