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道路沥青的光老化现象分析

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道路沥青的光老化现象分析

2022-01-17

道路沥青厂家讲,道路沥青是黑色和棕色的复杂混合物,由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成。其物理形态为高粘度有机液体,表面为黑色。一系列物理化学变化,如蒸发、脱氢、氧化、冷凝等,会发生在沥青在生产和使用过程中长时间与空气接触时。此时道路沥青的物理性质逐渐变硬变脆,在外力作用下容易开裂、断裂,无法继续发挥其原有的粘结和密封作用。这种由外部环境引起的内部结构和化学性质的不可逆变化称为老化。

道路沥青是黑色和棕色的复杂混合物,由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成。其物理形态为高粘度有机液体,表面为黑色。一系列物理化学变化,如蒸发、脱氢、氧化、冷凝等,会发生在沥青在生产和使用过程中长时间与空气接触时。此时道路沥青的物理性质逐渐变硬变脆,在外力作用下容易开裂、断裂,无法继续发挥其原有的粘结和密封作用。这种由外部环境引起的内部结构和化学性质的不可逆变化称为老化。

太阳光透过地球表面大气照射的紫外线波长为290-400纳米,其能量高于道路沥青中与苯环等稳定基团相连的C-C键和C-H键。因此,紫外线会破坏道路沥青结构,形成自由基,导致沥青分子发生缩合、脱氢等化学反应,使部分芳香族化合物转化为胶质,部分胶质转化为沥青质,之后沥青质的比例会明显增加。老化后的道路沥青逐渐变脆变硬,路面的低温抗裂性和疲劳耐久性显著降低。影响沥青光老化的因素很多,包括紫外线照射强度、照射时间、沥青膜厚度等。其中,紫外线照射强度是影响光老化速率的Z重要因素,沥青的光老化速率随着紫外线照射强度和照射时间的增加而加快。沥青拌和后,包裹在集料上的沥青膜很薄。在紫外光下,沥青膜越薄,越容易老化,老化越严重。

1.光老化对道路沥青物理性能和化学结构的影响

道路沥青在紫外线照射和热氧化老化后的老化对沥青的老化性能有不同的影响。根据低温下沥青路面开裂的延性和刚度模量的研究,叶芬等[3]利用TFOT、PAV和人工强紫外线照射试验对沥青进行光老化和热老化。通过对比发现,热氧老化对沥青性能的影响不如光老化。同时,沥青在光老化后流变性能也会发生变化:粘度增加,温度敏感性降低。紫外光老化增加了沥青的复剪切模量,降低了相角,从而增加了沥青的刚度。

在轻老化过程中,道路沥青的针入度和延度降低,软化点升高,道路沥青变得坚硬、易碎、易开裂。老化后沥青与集料的粘附性变差,遇到水侵蚀时容易从集料表面分离脱落,路面出现坑洼和裂缝。

2.道路沥青的光老化机理沥青被紫外线照射,其中光子的能量诱导沥青中初始自由基的形成。沥青的紫外老化属于自由基链式反应,包括链引发、链增长和链终止三个阶段。道路沥青分子产生自由基的原因是在紫外线辐射的作用下吸收光子能量。


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