瀝青混合料的老化及测试方法.docx

沥青混合料的老化及测试方法沥青老化实验方法短期老化（STOA）美国SHRP研究根据以往沥青混合料短期老化方法的研究提出了3种方法，分别是：烘箱老化法、延时拌和法、微波加热法。从模拟施工条件、易于使用、设备投资费用等方面的考虑，烘箱加热法被认为是室内模拟沥青混合料短期老化最有效的方法，温度和加热时间是烘箱加热法控制沥青混合料老化程度的重要条件。短期烘箱加热法(Short-Term Oven Aging，简称STOA)：将松散混合料置于135℃±1℃的强制通风烘箱内加热4 h±5 min进行短期老化。通过进行大量的实际沥青路面钻取芯样与按烘箱短期方法制成试件的回弹模量试验比较，结果证明了松散沥青混合料4h135℃的烘箱老化过程代表了沥青混合料在施工阶段的一个平均老化水平。长期老化（LTOA）SHRP研究总结了以往研究成果提出了3种方法：三轴压力室内的加压氧化处理、长期烘箱加热老化、红外线(紫外线)处理。从体现野外条件、易于实施、试验设备成本以及对沥青混合料性能变化的敏感性方面考虑，长期烘箱加热老化和加压氧化处理被认为是适合模拟沥青路面长期老化的有效方法。将经过短期老化后的成型试件放置于强制通风烘箱内，以85℃的温度进行为期5 d的长期老化。长期烘箱加热法(Long-Term Oven Aging，简称LTOA)：将经过短期老化后的成型试件放置于强制通风烘箱内，以85℃的温度进行为期5 d的长期老化。也可采用100℃的温度进行为期2 d的长期老化，两者达到的老化效果基本一致，但是从实际操作来看，100℃的高温下可能会使某些类型的试件发生严重变形。旋转薄膜烘箱老化(RTFO)按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中沥青旋转薄膜加热试验(T0610-1993)的要求对所选改性沥青进行RTFOT老化，试验温度163℃，老化试验时间分别为160min(两周期)，310min(四周期)。沥青的短期老化采用旋转薄膜烘箱试验，用以模拟沥青在贮存、运输、拌和及铺筑过程中的老化。旋转薄膜烘箱试验的具体步骤如下：将旋转薄膜加热烘箱调节水平，并在163℃±0.5℃温度下预热不少于16h，使烘箱内空气充分加热均匀。调节好温度控制器，使其能在盛样瓶全部装入环形金属架后，让烘箱的温度在10min以内达到163℃±0.5℃。向8个盛样瓶中分别注入35g±0.5g的沥青试样，然后趁热置于烘箱的环形架中各个瓶位中，关上烘箱门后开启环形架转动开关，以15r／min±2r／min的速度转动。同时开始以流速4000mL／min±200mL／min的热空气喷入转动着的盛样瓶的试样中，持续85min，但烘箱的温度应该在10min回升到163℃±0.5℃，且试样在163℃±0.5℃温度受热时间不少于75min。到达时间后，停止环形架的转动及喷射热空气，立即逐个取出盛样瓶，并迅速将试样倾至一洁净容器内，以备测试旋转薄膜烘箱加热试验后的沥青性质。沥青室内加速光老化为了更精确地模拟现实条件，本文采用江苏艾默生科技有限发展公司生产的氙灯耐气候老化试验箱，来模拟太阳光的紫外线作为人工模拟老化的试验仪器，由于用氙灯模拟自然光来老化沥青混合料的试验受到各种条件的限制，如实验设备昂贵、试验周期较长、过程较繁杂等，所以没有一个具体可行的方法可以借鉴和参考。该光老化试验流程图为：沥青原样-短期老化RTFOT残留物-光老化。由于氙灯耐气候老化试验箱条件的限制，拟采用600 w／m2，温度60℃、湿度45％和温度70℃、湿度55％两种光照条件采用连续光照法来确定光老化的时间，具体方法如下：首先，将集料过13.2mm、19mm的筛，取13.2mm-19mm形状接近立方体的规则集料5个，用洁净水洗净，置温度为105℃±5℃的烘箱中烘干，然后放在干燥箱中备用。将大烧杯中盛水，并置加热炉的石棉网上煮沸，将集料逐个用细线在中部系牢，再置于105℃±5℃的烘箱内1h，准备沥青试样，逐个取出加热的矿料颗粒用线提起，浸入预先加热的沥青(石油沥青130℃~150℃)(煤沥青100℃～110℃)试样中45s后，轻轻拿出，使集料颗粒完全为沥青膜所裹覆，将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上，下面垫一张纸，是多余的沥青流掉，在自然状态下悬挂晾干，然后放入老化箱内，按之前设定的时间段每过一段时间取走一组试样，直到所有试件全部照射完为止。将照射完的所有试件取出后在室温下冷却15min，待集料颗粒冷却后，逐个用线提起，浸入盛有煮沸水的大烧杯中央，调整加热炉，是烧杯中的水保持微沸状态，但是不允许有沸开的泡沫，浸煮3min后，将集料从水中取出，观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度，并评定其粘附性等级通过以上方法SBS、Sasobit、橡胶沥青分别在光照216、192、144小时后，三种改性沥青的剥落情况较明显。故采用