[發明專利]瀝青紫外老化程度的檢測方法

無效

• 申請號: 200910072307.1
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101571475A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 譚憶秋;王佳妮;薛忠軍;侯明昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 榮 玲

技術領域

本發明涉及瀝青老化程度的檢測方法。

背景技術

近年來，隨著我國瀝青路面的比例日益增大，老化引起瀝青路面結構損害的現象逐漸為人們所重視。作為一種高分子材料，瀝青在光、熱、氧、水分等因素作用下容易發生老化，并因而嚴重地影響路面的使用性能。瀝青在吸收紫外光以及氧參與下引起高分子材料的老化作用被稱為瀝青的紫外老化現象。

我國是一個高原大國，國土總面積中海拔2000m以上的面積約占33％，3000m以上的約占10％，主要集中于西部。由于大氣層成分及途經路程大小都與低海拔的內地平原地區不同，這些地區的環境特點是年平均氣溫低，主體日照時數長，太陽輻射總能量大，太陽光譜中紫外線的比例高，占太陽總輻射量的20％～25％，是內陸地區的4～5倍。強烈的紫外線輻射導致高分子材料老化現象十分突出。

另一方面，由于全球范圍內的環境污染和溫室效應，臭氧層被破壞，導致地球表面紫外線輻射強度逐年增加。利用地面觀測和衛星資料，中國氣象科學院的周秀驥報道了我國在青藏高原存在一個臭氧低值中心。中心出現于每年六月，中心區臭氧總濃度的年遞減率達0.345％，研究還發現，自1979年以來，我國大氣臭氧總量逐年減少，年平均遞減率為0.077％～0.75％。事實上，臭氧總濃度的減少是在全球范圍內發生的，自從1980以來，在北緯25-60度上空的臭氧層已經變薄大約3-6％，地球表面平均增加大約4-7％的UVB。在一些地區和每年的一定時間里臭氧更稀薄。例如在春季，北極地區變薄15％，在太平洋地區比二十世紀七十年代大約變薄50％，從而使地球表面分別增加了22％和130％的UVB。

瀝青及瀝青混合料的長期老化受到氣候和環境因素的影響顯著。強烈的紫外線使得公路瀝青面層在很短時間內迅速泛白、老化，瀝青面層耐久性降低，同時當有裂隙的存在時，紫外老化層與其下層的接觸條件變得相對較弱，面層易剝落。瀝青及瀝青混合料在紫外老化的作用下逐漸變脆，導致冬季低溫勁度大大增加，破壞應變減小，因而極容易生成溫縮裂縫的致命弱點，致使路面開裂；瀝青紫外老化后其粘度下降，與集料的粘附性變差，引起路面產生龜裂，甚至瀝青從集料的表面脫落，產生坑槽，嚴重影響了瀝青路面的路用性能，降低公路的使用壽命。

此外，瀝青再生技術的發展與應用，對瀝青老化的研究提出了更高的要求。公路舊瀝青回收再生技術作為一項節能、環保的資源再生技術，應用的前景十分廣闊。目前，國外舊瀝青路面重復利用率高達80％。在西歐國家，德國、法國、荷蘭都是最早將再生料應用于公路路面修復與養護的國家；日本僅2000年其再生瀝青混合料利用已達50萬噸；我國瀝青路面再生利用技術始于80年代中期，當時主要技術是將適當的輕油加入舊渣油路面使路面軟化，取代了常規瀝青混合料。隨后，不斷進行瀝青路面再生利用技術試驗。截至2007年底，我國公路通車里程已達到357.3萬公里，預計在今后5年至10年內，我國將進入公路養護維修的高峰期。隨著瀝青路面維修養護量的不斷增加，瀝青路面再生舊料的應用與發展，要求對瀝青的不同環境下的老化機理、老化對瀝青路用性能影響有更深入的研究。

目前，瀝青老化評價研究主要是針對熱老化而言，以旋轉薄膜烘箱/薄膜烘箱(RTFOT/TFOT)和壓力老化試驗(PAV)作為研究手段。由于紫外老化和熱老化機理不同，以往的研究不能很好的解決瀝青的紫外老化問題，人們對瀝青紫外老化機理及影響因素尚不清楚，也無被普遍接受或認可的紫外老化路用性能的評價方法。

發明內容

本發明是為了解決現有檢測瀝青老化的方法中不適用于檢測瀝青的紫外老化的問題，而提供瀝青紫外老化程度的檢測方法。

本發明瀝青紫外老化程度的檢測方法按照如下步驟進行：一、將待檢測的瀝青加熱至膠漿狀放在平行板上，瀝青在平行板上的厚度為1000μm～2000μm，以5℃為起始溫度用0.1～10Hz的頻率對平板上的瀝青進行掃描，每間隔5℃或10℃再用0.1～10Hz的頻率對瀝青進行頻率掃描，直至瀝青的溫度達到65℃進行最后一次頻率掃描，根據掃描得到的角頻率及復合模量的對應關系繪制不同溫度下復合模量曲線，其中繪制復合模量曲線以角頻率為橫坐標，以復合模量為縱坐標；二、將步驟一繪制的不同復合模量曲線進行時溫等效變換，參考溫度設定為25℃，得到25℃下的頻率掃描主曲線；三、在步驟二得到的頻率掃描主曲線上的曲線低頻端和高頻端作兩條切線，兩條切線的交點為粘彈轉變頻率；即獲得瀝青紫外老化程度；其中步驟一中將檢測瀝青加熱至膠漿狀，加熱溫度不超過135℃，加熱時間不超過75min；步驟一中對瀝青的頻率掃描采用動態剪切流變儀。