[發(fā)明專利]模擬全天候多環(huán)境耦合作用的瀝青加速老化試驗裝置

在審

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113109241A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭猛;劉旭;安東;毛偉;張會生;孫爽
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了模擬全天候多環(huán)境耦合作用的瀝青加速老化試驗裝置，包括：合成空氣瓶、壓力調(diào)節(jié)器、流量閥、臭氧發(fā)生器、燒杯、可加熱磁力攪拌器、進氣閥、顯示屏、控制面板、噴淋裝置、觀察窗、小試驗箱、出氣閥、排氣罩、內(nèi)部管道、紫外輻照裝置、水管、樣品架、小試驗箱進氣閥、小試驗箱出氣閥、篩網(wǎng)。利用氣體因素來加速模擬瀝青粘合劑的長期熱氧老化，加速瀝青粘合劑的老化進程，將現(xiàn)實中所存在的微量活性氧以高濃度的形式添加。該裝置可同時反映自然界中溫度、紫外線、降雨、氧氣、臭氧、氮氧化物等環(huán)境因素的影響，來實現(xiàn)全天候下瀝青老化行為的準確模擬，使其室內(nèi)試驗結(jié)果更符合實際瀝青路面的服役狀況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬全天候多環(huán)境耦合作用的瀝青加速老化試驗裝置，屬于瀝青性能測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

瀝青路面的主要組成材料為瀝青、集料、礦粉和添加劑，其中瀝青作為主要膠結(jié)料，對材料整體性能起到關(guān)鍵作用。由于瀝青路面長期處于自然條件下，遭受氧氣、溫度、光照、尾氣、降雨等因素的作用，容易發(fā)生老化現(xiàn)象，最終致使瀝青路面耐久性降低和使用壽命縮短。

道路瀝青老化試驗方法總的說來可分為兩類：一是自然老化法，即借助自然環(huán)境對瀝青的老化作用，研究瀝青在老化過程中的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)隨時間的變化，評價瀝青的老化性能；另一種是加速模擬老化，即在實驗室內(nèi)對瀝青實施強制老化，其老化條件一般說來比外界作用更加嚴酷，能在較短時間內(nèi)獲得大量數(shù)據(jù)。目前，試驗室內(nèi)在瀝青粘合劑層面有兩種標準方法可用，即模擬短期老化的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(RTFOT)和模擬長期老化的壓力老化試驗(PAV)。雖然在實驗室中能夠使用RTFOT來模擬瀝青在拌和、壓實和攤鋪過程中因受熱和氧氣共同作用而產(chǎn)生的短期現(xiàn)場老化，但由于在PAV試驗過程中的高壓和高溫可能會產(chǎn)生一些在野外不會真實發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，關(guān)于PAV是否能夠真實地模擬瀝青路面在使用過程中發(fā)生的長期氧化老化存在爭議。而長期氧化老化是由緩慢的氧化驅(qū)動的，尤其是上路面層被大氣中的氧氣和其他高氧化氣體(如臭氧、氮氧化物)氧化。瀝青作為一種有機膠凝材料，當其暴露于活性氧(O_X和NO_X，X＝1-3)時很容易被氧化。發(fā)動機排出的廢氣會釋放出微量的氮氧化物，這些氮氧化物在陽光下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)會促進臭氧的形成。臭氧和氮氧化物與路面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致粘合劑老化。

因此，有必要開發(fā)能夠加速模擬全天候服役狀態(tài)的瀝青加速老化模擬裝置，從而對瀝青在全天候耦合作用下的老化過程和機理進行深入研究，這對實現(xiàn)瀝青路面老化行為的精準預(yù)測以及長壽命瀝青路面的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可同時模擬單一因素及多因素耦合對瀝青性能影響的全天候服役狀態(tài)的瀝青加速老化試驗裝置。利用氣體因素來加速模擬瀝青粘合劑的長期熱氧老化，而這些氣體主要是現(xiàn)實中所真實存在的微量活性氧。為了提高氧化速率，加速瀝青粘合劑的老化進程，將現(xiàn)實中所存在的微量活性氧以高濃度的形式添加，但是溫度和壓力保持在一個現(xiàn)實的水平。該裝置可同時反映自然界中溫度、紫外線、降雨、氧氣、臭氧、氮氧化物等環(huán)境因素的影響，來實現(xiàn)全天候下瀝青老化行為的準確模擬，使其室內(nèi)試驗結(jié)果更符合實際瀝青路面的服役狀況。同時利用臭氧作為強氧化劑氣體來起到加速老化的作用。

本發(fā)明的全天候服役狀態(tài)的瀝青綜合老化試驗裝置，包括：合成空氣瓶(1)、壓力調(diào)節(jié)器(2)、流量閥(3)、臭氧發(fā)生器(4)、燒杯(5)、可加熱磁力攪拌器(6)、進氣閥(7)、顯示屏(8)、控制面板(9)、噴淋裝置(10)、觀察窗(11)、小試驗箱(12)、出氣閥(13)、排氣罩(14)、內(nèi)部管道(15)、紫外輻照裝置(16)、水管(17)、樣品架(18)、小試驗箱進氣閥(19-22)、小試驗箱出氣閥(23)、篩網(wǎng)(24)。