[发明专利]胶粉改性沥青热氧水组合作用下室内老化方法

说明书

技术领域  

本发明涉及一种胶粉改性沥青热氧水组合作用下的老化试验方法，能准确地反映胶粉改性沥青在热氧水组合作用下老化指标的变化规律，得到胶粉改性沥青的老化特性，属于交通运输工程领域。

背景技术

我国高等级公路沥青路面设计年限一般为15年，随着交通量的增加和环境因素的共同作用，实际上竣工后5～8年就需要大面积维修养护，而高等级公路建设和养护面临着资金与资源短缺的双重难题。因此，如何改善国产沥青的抗老化性能，延长沥青路面的使用寿命，已经成为广大道路科技工作者所面临的重大课题。

近年来，国内采用外添材料改善国产沥青路用性能的方法已取得了一些经验，有的已具有很高的实用性，其中研究较为广泛和使用较多的外掺材料是胶粉。胶粉改性沥青可以提高路面的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性可以提高0.5～1.0倍。胶粉改性沥青的优点得到了认同，国内外的研究者在其性能、应用等方面开展了系统的研究，有些成果还通过实践得到了论证，但是由于胶粉与沥青之间的作用关系十分复杂，沥青的老化还受到荷载、气候、自然环境等多重因素的影响，目前胶粉改性沥青的老化特性及机理尚未研究清楚，相关的研究也鲜有报道。

SHRP成果Superpave提出的压力老化试验是为公众认可的、应用最普遍的长期老化试验方法。基于长期老化中氧化机理占主要地位的思想，SHRP研究计划认为该试验可以较好地模拟沥青在使用期内的老化。必须指出，它主要考虑到了动态车载、氧、热对沥青性能的影响，但并未涉及及水分对沥青性能及组分的影响。因此PAV试验所指的自然老化模拟具有一定的局限性。

一般情况下认为，沥青是非渗透性材料，但是根据法国南希·洛林国家理工学院的B. Gwinner 实验研究表明，根据菲克定律水可以进入到沥青中的空隙中，促使水进入沥青空隙中的力是沥青和水接触的表面和内部化学物质的浓度梯度。导致沥青内部某些水溶性物质、亲水性基团被水溶解、抽提或吸收，从而逐步改变沥青的物料组成和比例，加速其老化。

沥青在实际使用过程中会经受雨水的冲刷，有研究表明酸性降水的侵蚀应是我国很多地方沥青路面发生较严重水损害和早期破坏的化学原因，且雨水pH值是沥青路面损坏中的重要因素之一；融雪剂使用不当会对公路、桥梁混凝土路面造成严重的腐蚀破坏，即因使用除雪剂生成的氯盐水对路面具有破坏作用。因此，在热氧水老化试验中，所以在室内试验的同时必须考虑水如何作用于老化过程中以及水的相关参数（pH值和氯盐含量）对沥青老化性能的影响。张倩在研究酸雨腐蚀沥青混合料中矿料的化学机理分析中指出硫酸会导致雨水的水质发生改变，致使沥青老化加剧。值得注意的是，当沥青路面上存在落地油、融雪剂等时，也会导致雨水的水质发生变化，影响沥青长期使用功能，导致沥青老化。热氧水多种环境因素以及水的不同pH值以及氯盐含量与沥青作用关系的不确定性与复杂性使得目前没有任何方法能够完全真实地模拟沥青老化过程。

发明内容

为了克服现行长期老化存在的不足，本发明目的在于提供了一种胶粉改性沥青热氧水组合作用下室内老化方法，该方法可以有效、方便、准确地模拟胶粉改性沥青长期在自然环境作用下的老化规律。

为了实现上述目的，本发明胶粉改性沥青热氧水组合作用下室内老化方法，包括以下步骤：

（1）确定水的pH值和氯盐浓度：根据中国各地区的实际降水情况确定雨水pH的平均范围3.5-7.5，将pH值分为五个等级：3.5、4.5、5.5、6.5、7.5；结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，确定含盐水的质量浓度范围为0-3.5%，将氯盐含量分为4个等级：0、1.5%、2.5%、3.5%,若对应于某一地方的实际情况，就须把对应的某一等级PH值雨水和某一等级氯盐含量的盐溶液组合起来，进行热氧水老化；

（2）样品制备：将制熔化后的胶粉改性沥青倒入不锈钢平底圆盘中，样品膜厚3.0-3.4mm；

（3）短期热老化：采用薄膜烘箱，将烘箱调整水平，在烘箱达到试验温度163±1℃后，将盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架，使转盘在水平面上以5.5±1r/min的速度旋转，烘箱内温度回升至163±1℃开始计时，老化时间5h；