[發明專利]一種瀝青路面微生物老化機理的研究方法

在審

• 申請號: 201810912937.4
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN108918403A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 許濤;張韓帥;王斯文;夏文靜
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;C12Q1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種瀝青路面微生物老化機理的研究方法，屬于瀝青老化技術領域，解決目前林間與景區道路、隧道、農村公路的瀝青路面微生物老化機理不明確、難以為采取抗老化措施提供理論基礎的問題。本發明將篩選出的代表性菌種分別培養得到細菌發酵液，在瀝青膜上滴上一定量的微生物發酵液，然后在室內模擬實際道路運營過程中陰暗、多濕、污染的微生物生長環境，定時取瀝青樣品，采用掃描電鏡和原子力顯微鏡進行觀察和檢測；根據不同菌種微生物經過不同降解時間后瀝青各組分的含量變化及微觀結構變化，揭示不同菌種微生物對瀝青路面的老化機理。本發明對提高山區、林區、隧道、鄉村等陰暗、多濕、污染路段上瀝青路面的耐久性具有重要作用。

技術領域

本發明是一種瀝青路面微生物老化機理的研究方法，屬于瀝青老化技術領域。

背景技術

我國瀝青路面早期病害比較多，路面破損嚴重，使用壽命短，除了設計和施工的原因外，與瀝青混合料中瀝青結合料的耐老化性能有很大關系。已有研究發現，瀝青路面在正常運營情況下，瀝青老化是影響瀝青路面耐久性的重要因素之一。瀝青老化后勁度增大、變脆、變硬、應力松弛性能下降，在溫度驟降時容易產生收縮裂縫，同時在溫度反復升降過程中易導致疲勞開裂。

近年來，研究人員提出瀝青組分調節理論觀點。瀝青老化的本質是組分的定向遷移，具體是較小分子量組分向較大分子量組分的遷移轉化，最終導致組分比例失調，性質劣化。瀝青組分中的芳香分分子量最小，易揮發，由于其分子結構中存在許多不飽和鍵，因此性質不穩定，化學性質易發生變化，逐步向膠質遷移、轉化。飽和分因分子結構多由飽和鍵組成，性質較穩定，在外界因素作用下，其結構和數量變化不大。膠質和瀝青質則因各自特殊的結構及組成會在光、熱等因素作用下發生明顯的性質、結構變化和轉化，即膠質向瀝青質轉化，瀝青質轉化為相對更大分子量的成分。因此，從組分遷移的角度看，瀝青的老化過程即為芳香分→膠質→瀝青質的單向轉化過程，使得瀝青中輕質組分減少，而瀝青質含量越來越高，最終導致瀝青性能逐步劣化。

從化學角度分析，道路瀝青的老化是由于瀝青中活性基團與空氣中氧反應的結果，氧化的產物主要為羰基與亞砜官能團，深度老化有可能生成羧基官能團，分子間的締合與縮聚作用，使得老化后瀝青的平均分子量增加。

實際上，瀝青的老化除了物理化學方面的原因，還與微生物對瀝青的作用有關。林間與景區道路、隧道、農村公路的瀝青路面長期處于陰暗、多濕、污染的環境，這為微生物大量繁殖提供了有利條件。微生物可使瀝青喪失粘結力，造成瀝青與礦料分離而產生剝落，導致瀝青路面出現松散、坑槽等破壞類型。微生物菌種較易選擇低分子量的碳氫化合物進行吞噬，如瀝青中的飽和分、芳香分等輕質組分，而瀝青中的低分子量碳氫化物要比大分子量的碳氫化合物更易吸附在集料表面，所以微生物菌種易在瀝青集料界面繁殖，吞食大量烴類，使瀝青的組分和分子結構發生變化，導致瀝青老化。但是，微生物對瀝青的老化機理尚不明確，難以為減少瀝青路面微生物老化而采取措施提供理論基礎，需要進一步研究。

因此，如何定性和定量的研究微生物對瀝青組分的作用效果，明確微生物對瀝青的老化機理，確定微生物對瀝青老化作用過程已成為研究的重點問題之一。近年來，各國學者在物理化學老化方面做了大量的研究，從老化指標、組分、微觀結構等多尺度研究了瀝青老化的變化。但是，因為室內試驗環境的限制，現有研究與實際瀝青路面工作條件有偏差，忽略了微生物對瀝青路面老化性能的不利影響。鑒于此，本發明根據實際瀝青路面運營時工作環境條件會受到微生物的不利影響，研究微生物對瀝青老化作用機理，對提高林間與景區道路、隧道、農村公路等陰暗、多濕、污染路段上瀝青路面的耐久性具有重要的現實意義。

發明內容

(1)技術問題

本發明目的是提出一種瀝青路面微生物老化機理的研究方法，解決目前林間與景區道路、隧道、農村公路的瀝青路面微生物老化機理不明確、難以為采取抗老化措施提供理論基礎的問題，為提高瀝青路面抗老化性能提供依據。

(2)技術方案