瀝青紫外光老化特性及機理探討-上海光譜

 引言

瀝青的老化是影響路面使用性能和耐久性的重要因素 . 瀝青路面長期暴露在自然環(huán)境中,經(jīng)受熱、氧、光、水等因素的作用瀝青老化在所難免. 其中熱氧老化是瀝青老化的最主要因素, 有關這方面的研究已較為深入 , 但有關瀝青紫外光老化的研究相對較少 . 盡管在太陽光譜中紫外光僅占5% , 但由于其波長最短, 能量最高, 可以破壞材料分子結構, 導致性能衰減. 對于西部地區(qū)而言, 太陽總輻射能量以及紫外線輻射能量遠遠高于平原地區(qū), 同期最高的唐古拉山區(qū)的紫外線輻射強度是上海的4倍 . 因此, 深入研究瀝青紫外光老化特性及機理, 對于瀝青路面抗老化及路面養(yǎng)護都具有重要意義. 在自然條件下進行瀝青光老化實驗的周期太長, 為了加速老化進程, 筆者采用輻射強度較大的紫外老化箱對瀝青進行室內老化試驗, 并通過性能指標及微觀結構的變化分析瀝青紫外光老化特性及機理.

試驗材料及老化方法

選擇LAL和ESSO, 兩種瀝青先經(jīng)過旋轉薄膜烘箱( RTFOT) 模擬瀝青在拌和及施工過程中的老化, 再采用無錫蘇南試驗設備有限公司生產的紫外線老化箱進行試驗, 具體方法如下: 將瀝青樣品分別裝入平底不銹鋼淺盤中, 放入紫外老化箱中, 分別照射120, 240, 360, 480 h 后用鏟刀將瀝青取出, 在較低的溫度下采用烘箱加熱熔化, 充分攪拌均勻后進行黏度和延度測試, 并進行4組分、紅外光譜等分析, 分析紫外光老化過程中物理指標及微光結構的變化, 探討瀝青的紫外光老化機理. 為了比較瀝青膜厚對老化效果的影響, 分別采用5mm和2 mm 兩種厚度進行老化試驗.

結論

( 1)隨著老化時間的延長, 瀝青表面出現(xiàn)大量褶皺及明顯的硬化收縮現(xiàn)象, 這與普通熱氧老化顯著不同. 瀝青紫外光老化過程中延度大幅衰減, 而黏度變化相對較小, 即紫外光老化對低溫性能影響較大, 對高溫性能影響相對較小.

( 2)瀝青組分中的芳香分和膠質對紫外光較為敏感, 容易發(fā)生光氧化反應轉化為瀝青質, 同時膠體不穩(wěn)定指數(shù)( Ic)和羰基指數(shù)( CI )不斷增大,瀝青的膠體結構逐漸向凝膠型轉化. 但LAL的Ic和CI 增幅明顯大于ESSO, 后者具有更好的抗紫外光老化性能.

( 3)瀝青中芳香類物質吸收的光能可以引起羰基的N orrish!型和∀型斷裂, 進而引發(fā)自由基鏈式反應, 但僅是有關瀝青紫外光老化機理的初步探討, 仍有待進一步研究.