沥青紫外光老化特性及机理探讨-上海光谱

 引言

沥青的老化是影响路面使用性能和耐久性的重要因素 . 沥青路面长期暴露在自然环境中,经受热、氧、光、水等因素的作用沥青老化在所难免. 其中热氧老化是沥青老化的最主要因素, 有关这方面的研究已较为深入 , 但有关沥青紫外光老化的研究相对较少 . 尽管在太阳光谱中紫外光仅占5% , 但由于其波长最短, 能量最高, 可以破坏材料分子结构, 导致性能衰减. 对于西部地区而言, 太阳总辐射能量以及紫外线辐射能量远远高于平原地区, 同期最高的唐古拉山区的紫外线辐射强度是上海的4倍 . 因此, 深入研究沥青紫外光老化特性及机理, 对于沥青路面抗老化及路面养护都具有重要意义. 在自然条件下进行沥青光老化实验的周期太长, 为了加速老化进程, 笔者采用辐射强度较大的紫外老化箱对沥青进行室内老化试验, 并通过性能指标及微观结构的变化分析沥青紫外光老化特性及机理.

试验材料及老化方法

选择LAL和ESSO, 两种沥青先经过旋转薄膜烘箱( RTFOT) 模拟沥青在拌和及施工过程中的老化, 再采用无锡苏南试验设备有限公司生产的紫外线老化箱进行试验, 具体方法如下: 将沥青样品分别装入平底不锈钢浅盘中, 放入紫外老化箱中, 分别照射120, 240, 360, 480 h 后用铲刀将沥青取出, 在较低的温度下采用烘箱加热熔化, 充分搅拌均匀后进行黏度和延度测试, 并进行4组分、红外光谱等分析, 分析紫外光老化过程中物理指标及微光结构的变化, 探讨沥青的紫外光老化机理. 为了比较沥青膜厚对老化效果的影响, 分别采用5mm和2 mm 两种厚度进行老化试验.

结论

( 1)随着老化时间的延长, 沥青表面出现大量褶皱及明显的硬化收缩现象, 这与普通热氧老化显著不同. 沥青紫外光老化过程中延度大幅衰减, 而黏度变化相对较小, 即紫外光老化对低温性能影响较大, 对高温性能影响相对较小.

( 2)沥青组分中的芳香分和胶质对紫外光较为敏感, 容易发生光氧化反应转化为沥青质, 同时胶体不稳定指数( Ic)和羰基指数( CI )不断增大,沥青的胶体结构逐渐向凝胶型转化. 但LAL的Ic和CI 增幅明显大于ESSO, 后者具有更好的抗紫外光老化性能.

( 3)沥青中芳香类物质吸收的光能可以引起羰基的N orrish!型和∀型断裂, 进而引发自由基链式反应, 但仅是有关沥青紫外光老化机理的初步探讨, 仍有待进一步研究.