沥青及沥青混凝土光氧老化性能研究

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1、摘要公路交通是国民经济和社会发展的命脉。截至2008年底，我国高等级公路通车里程超过6．03万公里，逐步形成东部加密、中部成网、西部连通的交通体系。高速公路服役期间，对沥青路面性能的要求越来越高；然而沥青的老化、挥发物的衰减、自然硬化及渗流必将导致路面使用性能的下降；其中太阳光、氧气是诱发沥青老化及沥青路面性能下降的主要因素。本文研究光氧因素对沥青及沥青混凝土性能的影响，探讨沥青及沥青混凝土在光氧老化作用下沥青化学组分及其结构性能的演变规律。本文对以往研究成果总结的基础上，选取基质沥青AH70和SBS改性沥青PG76．22为研究对象，运用布氏粘度仪、四组分分析、傅立叶红外光谱分析仪、原子力显微

2、镜及动态剪切流变仪等检测分析手段，研究沥青在光氧老化作用下的路用性能、化学组分、化学结构及流变性能的室内外老化演变规律。研究发现：室内外老化性能演变趋于一致；光氧老化使沥青路用性能的粘度增加、温度敏感性降低、高温性能增强；光氧老化使沥青的轻质组分减少，胶质、沥青质增多，同时羰基和亚砜基指数显著增加，形成较多的分子量相对较大的沥青质：SBS改性沥青PG76．22中，C=C峰值含量减少，表明改性剂降解；光氧作用增大了沥青复合剪切模量G4和相位角6减小，使沥青弹性增强；同时发现，沥青老化与沥青膜厚成反比、老化时间、光强度成正比。本文选用SBS改性沥青PG76．22合成AC．13及SMA．13级配沥青

3、混凝土进行沥青混凝土光氧老化性能研究，采用低温三点弯曲实验和四点弯曲疲劳试验检测沥青混凝土老化过程中的性能变化；研究表明：低温弯曲强度随老化程度减小，老化程度越高，其减小的变化趋势越快；室内外老化条件下弯曲劲度模量与老化时间之间呈现近似相同的变化趋势；通过计算小梁试件的弯拉断裂能判定在短期老化及路面老化12个月附近，沥青混凝土AC．13和SMA．13具有最大的弯曲应变能；运用现象学法和耗散能疲劳理论，对比研究两种级配结构的抗老化、抗疲劳特性，发现SMA．13的抗老化及抗疲劳特性均优于AC．13级配结构；材料的累积耗散能均与疲劳寿命成正比；材料老化时间越长，应变越大，其疲劳寿命越短。关键词：沥青

4、；沥青混凝土；光氧老化；化学组分；结构性能；AbstractRoadtransportationisthelifelineofnationaleconomyandsocialdevelopment．Uptotheendof2008，over60．3thousandkilometershigh—gradehighwaypavementinChinahasbeenopenedtotraffic，whichhasgraduallyformedatrafficsystemof“encryptionintoanetworkoftheeasternpartofwestcenlrMconnectivity'

5、’．Thedemandforahighstandardpavementperformanceduringtheserviceperiodofhighwaypavementisincreasing．Meanwhile，thepavementperformanceisapparentlydeterioratingwithasphalt姆ng，volatileattenuation，naturalhardeningandasphaltflow．Amongthem，sunlightandoxygenarethemainreasonsforthedegradationofasphaltpavementp

6、erformance．ThispaperexploredtheinfluenceofUVelementsonasphaltproperty,aswellasthechangingrulesofchemicalcomponentsandconstructionofasphaltorasphaltconcreteundertheconditionofUVaging．Basedontheconclusionofpreviousresearch，choosingbasedasphaltAH70andSBSmodifiedPG76—22asobjects，thepaperexaminedtheindoo

7、randoutdooragingofroadperformance，chemicalcomposition，chemicalstructureandrheologicalpropertieswithanalyzingmethodsofBrookfieldviscosity,four-componentanalysis，FourierTransformInfrared(FTIR)，AtomicFor