[发明专利]模拟全天候多环境耦合作用的沥青加速老化试验装置

说明书

本发明公开了模拟全天候多环境耦合作用的沥青加速老化试验装置，包括：合成空气瓶、压力调节器、流量阀、臭氧发生器、烧杯、可加热磁力搅拌器、进气阀、显示屏、控制面板、喷淋装置、观察窗、小试验箱、出气阀、排气罩、内部管道、紫外辐照装置、水管、样品架、小试验箱进气阀、小试验箱出气阀、筛网。利用气体因素来加速模拟沥青粘合剂的长期热氧老化，加速沥青粘合剂的老化进程，将现实中所存在的微量活性氧以高浓度的形式添加。该装置可同时反映自然界中温度、紫外线、降雨、氧气、臭氧、氮氧化物等环境因素的影响，来实现全天候下沥青老化行为的准确模拟，使其室内试验结果更符合实际沥青路面的服役状况。

技术领域

本发明涉及模拟全天候多环境耦合作用的沥青加速老化试验装置，属于沥青性能测试技术领域。

背景技术

沥青路面的主要组成材料为沥青、集料、矿粉和添加剂，其中沥青作为主要胶结料，对材料整体性能起到关键作用。由于沥青路面长期处于自然条件下，遭受氧气、温度、光照、尾气、降雨等因素的作用，容易发生老化现象，最终致使沥青路面耐久性降低和使用寿命缩短。

道路沥青老化试验方法总的说来可分为两类：一是自然老化法，即借助自然环境对沥青的老化作用，研究沥青在老化过程中的组成、结构和性质随时间的变化，评价沥青的老化性能；另一种是加速模拟老化，即在实验室内对沥青实施强制老化，其老化条件一般说来比外界作用更加严酷，能在较短时间内获得大量数据。目前，试验室内在沥青粘合剂层面有两种标准方法可用，即模拟短期老化的旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)和模拟长期老化的压力老化试验(PAV)。虽然在实验室中能够使用RTFOT来模拟沥青在拌和、压实和摊铺过程中因受热和氧气共同作用而产生的短期现场老化，但由于在PAV试验过程中的高压和高温可能会产生一些在野外不会真实发生的化学反应，关于PAV是否能够真实地模拟沥青路面在使用过程中发生的长期氧化老化存在争议。而长期氧化老化是由缓慢的氧化驱动的，尤其是上路面层被大气中的氧气和其他高氧化气体(如臭氧、氮氧化物)氧化。沥青作为一种有机胶凝材料，当其暴露于活性氧(O_X和NO_X，X＝1-3)时很容易被氧化。发动机排出的废气会释放出微量的氮氧化物，这些氮氧化物在阳光下发生光化学反应会促进臭氧的形成。臭氧和氮氧化物与路面发生反应，导致粘合剂老化。

因此，有必要开发能够加速模拟全天候服役状态的沥青加速老化模拟装置，从而对沥青在全天候耦合作用下的老化过程和机理进行深入研究，这对实现沥青路面老化行为的精准预测以及长寿命沥青路面的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时模拟单一因素及多因素耦合对沥青性能影响的全天候服役状态的沥青加速老化试验装置。利用气体因素来加速模拟沥青粘合剂的长期热氧老化，而这些气体主要是现实中所真实存在的微量活性氧。为了提高氧化速率，加速沥青粘合剂的老化进程，将现实中所存在的微量活性氧以高浓度的形式添加，但是温度和压力保持在一个现实的水平。该装置可同时反映自然界中温度、紫外线、降雨、氧气、臭氧、氮氧化物等环境因素的影响，来实现全天候下沥青老化行为的准确模拟，使其室内试验结果更符合实际沥青路面的服役状况。同时利用臭氧作为强氧化剂气体来起到加速老化的作用。

本发明的全天候服役状态的沥青综合老化试验装置，包括：合成空气瓶(1)、压力调节器(2)、流量阀(3)、臭氧发生器(4)、烧杯(5)、可加热磁力搅拌器(6)、进气阀(7)、显示屏(8)、控制面板(9)、喷淋装置(10)、观察窗(11)、小试验箱(12)、出气阀(13)、排气罩(14)、内部管道(15)、紫外辐照装置(16)、水管(17)、样品架(18)、小试验箱进气阀(19-22)、小试验箱出气阀(23)、筛网(24)。