改性沥青紫外光老化性能变化研究.pdf

第39卷,第2期
公路工程
Vol 39. No.2
2014年4月
Highway Engineering
Apr.,2014
改性沥青紫外光老化性能变化研究
张杰
雄枝花学院土木工程学院,四川攀枝花617000)
[摘要]为了研究沥青在紫外光老化作用下的性能变化,本文采用三种不同性质的改性沥青,通过室内模拟
自然界的紫外光老化,对沥青的常规指标、旋转粘度及低温变性能进行了研究。研究结果表明,当对3种沥青进
行紫外光老化后,老化前后的橡胶沥青的针入度最大,SBS沥青的延度最大,而 Sasobit的软化点最高。SBS沥青的
粘度比和老化指数最大,而橡胶沥青的粘度比及老化指数最小。试验发现采用不同的评价指标得到的沥青抗老化
性能也不一致。
[关键词]道路工程;沥青;光老化;评价指标
中图分类号]U414.
[文献标识码]A
文章编号]1674-0610(2014)02-0295-04
Experiment on the Photooxidation Aging Properties
of Modifiedasphalt
ZHANG Jie
College of civil engineering of Panzhihua University, Panzhihua, Sichuan 617000, China)
I Abstract] To study the properties of aging resistance of asphalt, in this study, three different types
asphlat were invested through conventional indexes, viscosity and bending beam rheometer. The results
show that the penetration of rubber asphalt is the highest, the ductility of SBS asphalt is the highest while
the soft point of Sasobit asphalt is the highest. the rubber had the smallest change of viscosity and the ag
ing index. The results also indicated the conclusion were different when used different evaluating indica
Key words] road engineering; asphalt; aging; evaluating indicator
0前
1试验材料及方法
沥青结合料的老化是影响沥青路面使用寿命的1.1试验材料及老化方法
重要因素,沥青路面长期暴露在自然环境中,经受
本试验对所选 Sasobit、SBS、橡胶粉3种改性沥
热、氧、光、水等因素的作用,沥青不可避免的发生老青原样,3种原样沥青先经过旋转薄膜烘箱(RT
化
但是目前关于道路沥青的老化研究主要集FOT)老化,然后采用氙灯耐气候老化试验箱,来模
中在热老化方面,而对紫外线引起的光老化研究较拟紫外线对沥青的老化。在人工老化前后先对3种
少-月),太阳辐射中紫外光透过率较多,约占太阳到沥青的针人度、软化点、延度进行测试,而后对其进
达地面总辐射的7%左右,对于我国高海拔的强紫行旋转粘度和低温蠕变BBR试验,以分析老化对低
外照射地区,沥青由紫外光引起的光老化是重要的
温性能的影响。
因素。
1.2紫外线强度及光老化时间
本文针对常用的3种沥青类型,通过试验室模
光辐射强度及光照时间是影响紫外光老化速度
拟自然环境的紫外线光老化情况,开展了沥青紫外的主要因素,光辐射强度越强,光照时间越长,沥青
光老化的特性及机理的研究,对于提高沥青路面抗老化的速度越快。研究表明,20℃~80℃的温度
老化能力及延长路面寿命都具有重要意义。
范围内,温度对沥青的光老化没有明显的影响,这是
收稿日期]2013-08-19
[作者简介]张杰(1973-),男,四川资中人,实验师,从事工程实验研究工作。
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公路工程
39卷
因为在较低的温度下,光量子的能量远比热能大得
多
原样沥青光老化
紫外线照射时间的长短直接影响到试验结果的
准确性,本试验中采用将室外紫外线辐射总有效时
SAN RANN
间转化成室内紫外线辐射总有效时间的换算方法。
经过调查研究区域的太总辐射为500kJ/cm2?a,经
过换算,该地区总紫外线辐射量为35kJ/cm2?a
由于本次试验时的紫外线辐射强度为10W,通过计
Sasobit沥青SBS沥青橡胶沥青
算可室内老化26d约相当于研究区域总紫外线辐
沥青类型
图3老化前后软化点对比
射量,即每照射6d大约相当于当地一个季度的紫
Figure 3 Comparison on the soft point before and after
外老化效果。本次试验时,仅采用6d的紫外线时
tooxidation aging
间研究老化前后3种沥青性能的变化。
度及稠度。由于在沥青组分中,对沥青针人度性能
沥青老化前后性能的变化
影响较为显著的是沥青质,然后是胶质、芳香分及饱
和分。沥青紫外线的老化过程中,沥青组分中的芳
2.1光老化前后三大指标变化
香烃首先向胶质转化,然后随着老化的持续,胶质进
我国道路沥青采用针人度分级,并以针入度、延
步转化为沥青质。老化过程中,沥青质及胶质的
度、软化点指标来评价沥青的性能。本次研究光老含量增多,沥青的分散体系从溶胶型逐渐向溶一凝
化前后对3种沥青性能值的影响,通过试验,得到3胶型及凝胶型转化,芳香分和饱和分含量减少,使得
种沥青老化前后的性能指标变化见图1~图3。
沥青的针人度和延度降低、软化点的升高
从图1~图3可知:老化后3种沥青具有相同
对于3种沥青,橡胶沥青的针人度最大,SBS沥
的针人度减小趋势,针入度可以评价道路沥青的硬青的延度最大,而 Sasobit的软化点最高。这是由于
橡胶沥青中,存在很多的胶粉颗粒,其在沥青中溶胀
原样汤青
N光老化
后,会吸收沥青的轻质组分,导致沥青变硬,从性能
上表现为其针入度最大。但其在软化点测试时,需
要对橡胶沥青加热,此时的胶粉发生的脱硫反应,胶
粉与沥青之间的网状结构被打破,胶粉吸收的油份
在高温下蒸发导致沥青轻质组分变少而变硬发脆,
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故从性能上表现为沥青的软化点的降低。
SBS沥青的老化前后的延度最大,表明低温性
Sasobit沥青SBS沥青橡胶沥青
沥青类型
能要优于其他两种沥青,这与SBS沥青中的体系有
图1老化前后针入度对比
关。SBS是丁二烯一苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物,
Figure 1 Comparison on the penetration before and after pho-在沥青中发生溶胀,随着沥青中进入高分子网络的
cooxidation aging
数量增加,界面吸附层增厚,且SBS分子间距逐渐