專利名稱：膠粉改性瀝青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粉改性浙青熱氧水組合作用下的老化試驗(yàn)方法，能準(zhǔn)確地反映膠粉改性浙青在熱氧水組合作用下老化指標(biāo)的變化規(guī)律，得到膠粉改性浙青的老化特性，屬于交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)高等級(jí)公路浙青路面設(shè)計(jì)年限一般為15年，隨著交通量的增加和環(huán)境因素的共同作用，實(shí)際上竣工后5 8年就需要大面積維修養(yǎng)護(hù)，而高等級(jí)公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)面臨著資金與資源短缺的雙重難題。因此，如何改善國(guó)產(chǎn)浙青的抗老化性能，延長(zhǎng)浙青路面的使用壽命，已經(jīng)成為廣大道路科技工作者所面臨的重大課題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)采用外添材料改善國(guó)產(chǎn)浙青路用性能的方法已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，有 的已具有很高的實(shí)用性，其中研究較為廣泛和使用較多的外摻材料是膠粉。膠粉改性浙青可以提高路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及耐久性可以提高0. 5 I. 0倍。膠粉改性浙青的優(yōu)點(diǎn)得到了認(rèn)同，國(guó)內(nèi)外的研究者在其性能、應(yīng)用等方面開展了系統(tǒng)的研究，有些成果還通過(guò)實(shí)踐得到了論證，但是由于膠粉與浙青之間的作用關(guān)系十分復(fù)雜，浙青的老化還受到荷載、氣候、自然環(huán)境等多重因素的影響，目前膠粉改性浙青的老化特性及機(jī)理尚未研究清楚，相關(guān)的研究也鮮有報(bào)道。SHRP成果Superpave提出的壓力老化試驗(yàn)是為公眾認(rèn)可的、應(yīng)用最普遍的長(zhǎng)期老化試驗(yàn)方法?；陂L(zhǎng)期老化中氧化機(jī)理占主要地位的思想，SHRP研究計(jì)劃認(rèn)為該試驗(yàn)可以較好地模擬浙青在使用期內(nèi)的老化。必須指出，它主要考慮到了動(dòng)態(tài)車載、氧、熱對(duì)浙青性能的影響，但并未涉及及水分對(duì)浙青性能及組分的影響。因此PAV試驗(yàn)所指的自然老化模擬具有一定的局限性。一般情況下認(rèn)為，浙青是非滲透性材料，但是根據(jù)法國(guó)南希 洛林國(guó)家理工學(xué)院的
B.Gwinner實(shí)驗(yàn)研究表明,根據(jù)菲克定律水可以進(jìn)入到浙青中的空隙中,促使水進(jìn)入浙青空隙中的力是浙青和水接觸的表面和內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的濃度梯度。導(dǎo)致浙青內(nèi)部某些水溶性物質(zhì)、親水性基團(tuán)被水溶解、抽提或吸收，從而逐步改變浙青的物料組成和比例，加速其老化。浙青在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)受雨水的沖刷，有研究表明酸性降水的侵蝕應(yīng)是我國(guó)很多地方浙青路面發(fā)生較嚴(yán)重水損害和早期破壞的化學(xué)原因，且雨水PH值是浙青路面損壞中的重要因素之一；融雪劑使用不當(dāng)會(huì)對(duì)公路、橋梁混凝土路面造成嚴(yán)重的腐蝕破壞，即因使用除雪劑生成的氯鹽水對(duì)路面具有破壞作用。因此，在熱氧水老化試驗(yàn)中，所以在室內(nèi)試驗(yàn)的同時(shí)必須考慮水如何作用于老化過(guò)程中以及水的相關(guān)參數(shù)(pH值和氯鹽含量)對(duì)浙青老化性能的影響。張倩在研究酸雨腐蝕浙青混合料中礦料的化學(xué)機(jī)理分析中指出硫酸會(huì)導(dǎo)致雨水的水質(zhì)發(fā)生改變，致使浙青老化加劇。值得注意的是，當(dāng)浙青路面上存在落地油、融雪劑等時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致雨水的水質(zhì)發(fā)生變化，影響浙青長(zhǎng)期使用功能，導(dǎo)致浙青老化。熱氧水多種環(huán)境因素以及水的不同pH值以及氯鹽含量與浙青作用關(guān)系的不確定性與復(fù)雜性使得目前沒有任何方法能夠完全真實(shí)地模擬浙青老化過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)行長(zhǎng)期老化存在的不足，本發(fā)明目的在于提供了一種膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，該方法可以有效、方便、準(zhǔn)確地模擬膠粉改性浙青長(zhǎng)期在自然環(huán)境作用下的老化規(guī)律。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，包括以下步驟
(1)確定水的PH值和氯鹽濃度根據(jù)中國(guó)各地區(qū)的實(shí)際降水情況確定雨水pH的平均范圍3. 5-7. 5，將pH值分為五個(gè)等級(jí)3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;結(jié)合各沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及北方地區(qū)除冰鹽的使用狀況，確定含鹽水的質(zhì)量濃度范圍為0-3. 5%，將氯鹽含量 分為4個(gè)等級(jí)0、1. 5%、2. 5%、3. 5%,若對(duì)應(yīng)于某一地方的實(shí)際情況，就須把對(duì)應(yīng)的某一等級(jí)PH值雨水和某一等級(jí)氯鹽含量的鹽溶液組合起來(lái)，進(jìn)行熱氧水老化；
(2)樣品制備將制熔化后的膠粉改性浙青倒入不銹鋼平底圓盤中，樣品膜厚3. 0-3. 4mm ；
(3)短期熱老化采用薄膜烘箱，將烘箱調(diào)整水平，在烘箱達(dá)到試驗(yàn)溫度163土1°C后，將盛樣皿迅速放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5. 5±lr/min的速度旋轉(zhuǎn),烘箱內(nèi)溫度回升至163± I°C開始計(jì)時(shí),老化時(shí)間5h ；
(4)熱氧水老化根據(jù)試驗(yàn)所在地區(qū)的實(shí)際降水情況配制雨水pH值，結(jié)合沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及地區(qū)除冰鹽的使用狀況，配制含鹽水的質(zhì)量濃度，根據(jù)所在地區(qū)的年降水量，將老化過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段在短期熱老化后的浙青試樣中注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的重量與浙青試樣的重量比為I :5，把注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的浙青試樣放到浙青長(zhǎng)期老化采用的SHRP規(guī)范的壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間6小時(shí)40分鐘；第二階段:取出樣品盤，除去浙青試樣中的含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，把浙青試樣放到壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間13小時(shí)20分鐘。所述不銹鋼平底圓盤的尺寸為直徑140mmX9. 5mm。本發(fā)明考慮到熱、氧、水三個(gè)影響因素，全面分析膠粉改性浙青在多重環(huán)境作用下的老化程度，提供了一種方便可行的室內(nèi)模擬方法。本發(fā)明可以得出水對(duì)膠粉浙青熱氧水老化性能的影響，改變水環(huán)境因素的相關(guān)參數(shù)值，進(jìn)行熱氧水老化試驗(yàn)。本發(fā)明為實(shí)驗(yàn)室模擬膠粉浙青在熱氧水組合作用提供參考，為提高膠粉改性浙青材料的路面使用品質(zhì)、延長(zhǎng)使用壽命提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，也為膠粉改性浙青類新材料的開發(fā)應(yīng)用構(gòu)建穩(wěn)固基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I
膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，包括以下步驟
(1)確定水的PH值和氯鹽濃度根據(jù)中國(guó)各地區(qū)的實(shí)際降水情況確定雨水pH的平均范圍3. 5-7. 5，將pH值分為五個(gè)等級(jí)3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;結(jié)合各沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及北方地區(qū)除冰鹽的使用狀況，確定含鹽水的質(zhì)量濃度范圍為0-3. 5%，將氯鹽含量分為4個(gè)等級(jí)0、1. 5%、2. 5%、3. 5%，若對(duì)應(yīng)于某一地方的實(shí)際情況，就須把對(duì)應(yīng)的某一等級(jí)PH值雨水和某一等級(jí)氯鹽含量的鹽溶液組合起來(lái)，進(jìn)行熱氧水老化；
(2)樣品制備將制熔化后的膠粉改性浙青倒入不銹鋼平底圓盤中，樣品膜厚3. 0-3. 4mm ；
(3)短期熱老化采用薄膜烘箱，將烘箱調(diào)整水平，在烘箱達(dá)到試驗(yàn)溫度163土1°C后，將盛樣皿迅速放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以
5.5±lr/min的速度旋轉(zhuǎn),烘箱內(nèi)溫度回升至163± I°C開始計(jì)時(shí),老化時(shí)間5h ；
(4)熱氧水老化根據(jù)試驗(yàn)所在地區(qū)的實(shí)際降水情況配制雨水pH值，結(jié)合各沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及北方地區(qū)除冰鹽的使用狀況，配制含鹽水的質(zhì)量濃度，根據(jù)所在地區(qū)的年降水量，將老化過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段在短期熱老化后的浙青試樣中注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的重量與浙青試樣的重量比為I :5，把注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的浙青試樣放到浙青長(zhǎng)期老化采用的SHRP規(guī)范的壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間6小時(shí)40分鐘；第二階段取出樣品盤，除去浙青試樣中的含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，把浙青試樣放到壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間13小時(shí)20分鐘。所述不銹鋼平底圓盤的尺寸為直徑140mmX9. 5mm。實(shí)施例2
膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法
I、將剛制備好或者加熱到流動(dòng)狀態(tài)的膠粉改性浙青50g倒入直徑為140mmX9. 5mm的不銹鋼平底圓盤中，膜厚約3. 2_，每批制作四個(gè)樣品盤。2、打開薄膜烘箱，在烘箱達(dá)到試驗(yàn)溫度163土 1°C后，將4個(gè)盛樣皿迅速放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5. 5±lr/min的速度旋轉(zhuǎn)，烘箱內(nèi)溫度回升至試驗(yàn)溫度開始計(jì)時(shí)，老化時(shí)間5h。3、水的PH值和氯鹽濃度的確定。各地的水質(zhì)不同，雨水的酸堿度的取值也相應(yīng)不同，查閱這方面的資料可得，中國(guó)各地的雨水PH值下限為3. 5，上限為7. 5，本發(fā)明取pH值為3. 5,4. 5,5. 5,6. 5、7. 5五個(gè)等級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明采用四硼酸鈉和鄰苯二甲酸氫鉀調(diào)節(jié)水的PH值，以NaCl來(lái)調(diào)節(jié)氯離子水的含鹽量，配制成不同濃度的含鹽水，來(lái)模擬除冰鹽和含氯廢水對(duì)浙青組分浸出特性的影響。參考沿海地區(qū)海水中含鹽量及除冰鹽的使用量等情況，浸出液中NaCl含量的考察范圍為0，I. 5%, 2. 5%，和3. 5%四個(gè)級(jí)別。對(duì)應(yīng)于揚(yáng)州地區(qū)，選用PH值為6. 5，氯鹽含量為0的組合溶液。4、打開壓力老化儀器進(jìn)行升溫，等溫度達(dá)到95°C時(shí)將注入10±lml的鹽溶液或指定PH值的水溶液的試樣放入儀器中，等溫度再次達(dá)到95°C時(shí)增壓到2. IMPa。根據(jù)所在地區(qū)的年降水量，將常規(guī)壓力老化時(shí)間的20h分為兩個(gè)時(shí)段，前6小時(shí)40分鐘后，取出樣品盤，把水倒去，繼續(xù)老化13小時(shí)20分 鐘，使樣品在熱氧老化的同時(shí)發(fā)生水老化，模擬揚(yáng)州地區(qū)路面在多年使用中的老化。
權(quán)利要求
1.膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，其特征是，包括以下步驟 (1)確定水的PH值和氯鹽濃度根據(jù)中國(guó)各地區(qū)的實(shí)際降水情況確定雨水pH的平均范圍3. 5-7. 5，將pH值分為五個(gè)等級(jí)3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;結(jié)合各沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及北方地區(qū)除冰鹽的使用狀況，確定含鹽水的質(zhì)量濃度范圍為0-3. 5%，將氯鹽含量分為4個(gè)等級(jí)0、1. 5%、2. 5%、3. 5%，若對(duì)應(yīng)于某一地方的實(shí)際情況，應(yīng)把對(duì)應(yīng)的某一等級(jí)PH值雨水和某一等級(jí)氯鹽含量的鹽溶液組合起來(lái)，進(jìn)行熱氧水老化； (2)樣品制備將制熔化后的膠粉改性浙青倒入不銹鋼平底圓盤中，樣品膜厚3.0-3. 4mm ； (3)短期熱老化采用薄膜烘箱，將烘箱調(diào)整水平，在烘箱達(dá)到試驗(yàn)溫度163土1°C后，將盛樣皿迅速放入烘箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，并關(guān)閉烘箱門和開動(dòng)轉(zhuǎn)盤架，使轉(zhuǎn)盤在水平面上以5.5±lr/min的速度旋轉(zhuǎn),烘箱內(nèi)溫度回升至163± I°C開始計(jì)時(shí),老化時(shí)間5h ； (4)熱氧水老化根據(jù)試驗(yàn)所在地區(qū)的實(shí)際降水情況配制雨水pH值，結(jié)合各沿海地區(qū)的海水氯鹽含量以及北方地區(qū)除冰鹽的使用狀況，配制含鹽水的質(zhì)量濃度，根據(jù)所在地區(qū)的年降水量，將老化過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段在短期熱老化后的浙青試樣中注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的重量與浙青試樣的重量比為I :5，把注入含鹽水或雨水或含鹽水和雨水的浙青試樣放到浙青長(zhǎng)期老化采用的SHRP規(guī)范的壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間6小時(shí)40分鐘；第二階段取出樣品盤，除去浙青試樣中的含鹽水或雨水或含鹽水和雨水，把浙青試樣放到壓力老化儀器中，將儀器加熱到90°C 110°C，并增壓到2. IMpa，老化時(shí)間13小時(shí)20分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膠粉改性浙青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，其特征是，所述不銹鋼平底圓盤的尺寸為直徑140mmX9. 5mm。
全文摘要
膠粉改性瀝青熱氧水組合作用下室內(nèi)老化方法，包括以下步驟(1)確定水的pH值和氯鹽濃度；(2)樣品制備將制熔化后的膠粉改性瀝青倒入不銹鋼平底圓盤中；(3)短期熱老化采用薄膜烘箱對(duì)瀝青試驗(yàn)進(jìn)行老化；(4)熱氧水老化將老化過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段熱氧水老化；第二階段熱氧老化。本發(fā)明準(zhǔn)確反映膠粉改性瀝青在熱、氧、水多重因素組合作用下老化指標(biāo)的變化規(guī)律，得到膠粉改性瀝青的熱氧水老化特性，為實(shí)驗(yàn)室模擬膠粉瀝青在熱氧水組合作用提供參考，為提高膠粉改性瀝青材料的路面使用品質(zhì)、延長(zhǎng)使用壽命提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，也為膠粉改性瀝青類新材料的開發(fā)應(yīng)用構(gòu)建穩(wěn)固基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102680383SQ201210152519
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者吳美平, 康愛紅, 肖鵬, 蔣德安 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)