沥青混合料老化模拟试验方法与验证研究
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沥青老化指标的分析与研究n沥青在贮运、加工、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等等。
此时,沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有所变化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,不能继续发挥其原有的作用。
沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。
n沥青是由多种极其复杂的碳氢化合物和它们的非金属衍生物组成的混合物,属于热塑性的高分子树脂材料,受热时会发生分解或聚合反应,并改变分子结构和分子量,引起内部化学组分的转化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,导致性能下降从而不能继续发挥其原有的作用。
沥青混合料中沥青作为骨料的粘结剂,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,受环境因素如氧气、阳光、水及温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如挥发、氧化、聚合等,乃至沥青内部结构发生变化。
随着组分的慢慢转化,沥青的流动性变小,稠度逐渐增大并变硬,直到粘结料完全失去塑性没有固结矿料的能力,从而导致路面破损严重影响路用性能。
沥青的老化过程n运输、贮存、加热过程中的老化沥青从炼油厂炼制出来以后,直至拌制沥青混合料之前,沥青的热态贮存、热态运输、在储油罐内预热、配油釜内调配等过程,往往要经历很长时间。
在此过程中,由于温度升高加速分子的运动,除引起沥青蒸发外,还能引起沥青发生某些物理化学变化。
这一时期沥青老化的机理主要是:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,粘结性降低;(2)储油罐表面的沥青与空气接触,与空气中的氧气发生一些聚合反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3)沥青在管道内不断运行并由储罐顶处洒落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将发生氧化反应。
由于这一段时间内沥青还贮存在储油罐内,沥青的数量多、深度深,接触加热源及空气的面积较小,所以老化并不严重,一般不予考虑。
沥青混合料老化分析1沥青的老化原因在路面施工中沥青始终处于高温状态,受热会产生短期老化或施工期老化和热老化;路面使用期内沥青长期裸露在自然环境中,同时还要受到汽车交通等机械应力的作用而产生长期老化或使用期老化。
沥青的短期老化可分为三个阶段:运输和贮存过程的老化;拌和过程中的老化;拌和后施工期的老化。
沥青老化主要表现为油分的挥发和吸收,与空气中的氧反应,沥青分子结构产生触变导致位阻硬化。
由于沥青轻质组分的挥发和吸收主要发生在沥青加热和沥青混合料的拌和、摊铺过程中,因而引起沥青短期老化的主要原因,虽然在施工阶段也发生氧化反应,但它的空间位阻硬化是导致沥青长期老化的主要原因。
2沥青老化的影响因素老化的影响因素是多方面的,大体分为两种,内部因素和外部因素。
两种因素共同影响产生沥青老化。
按时間的长短分短期和长期老化。
各阶段存在的影响因素同老化的分期如下图1所示。
(1)老化内部因素内部因素主要是材料自身的组分差异导致。
不同产地生产的沥青组分不同导致抗老化性能有较大差异。
如沥青粘度,沥青粘度越大,氧气扩散进入沥青分子的难度越大,氧化反应越少,则沥青性质变化较小,相反则较大;生产时是否引入改性剂,也有较大影响。
因此,沥青自身的性质必然会影响沥青老化;另外,沥青老化还与在混合料中所处的状态有关,如成型后空隙率和沥青用量等。
(2)老化外部因素沥青作为路面材料同外界环境接触,且在加工、储存、运输和混合料拌和的过程中一直处于较高温度,加快了沥青各组分的变化。
在成型以后,路面长期受外界作用,如日光照射、空气氧化、雨水浸泡、冰雪覆盖、交通负荷等,导致沥青发生挥发、分解、氧化等反应,沥青会逐渐失去粘弹性质产生老化。
3沥青老化试验方法沥青的老化:路面铺筑是受加热作用,路面建成后受自然因素和交通荷载的作用,沥青的技术性能向着不利的方向发生不可逆的变化。
3.1短期老化试验方法短期老化是在混合料施工中由于受热使沥青轻质油分挥发和氧化造成。
玄武岩纤维沥青混合料性能研究1. 引言1.1 背景玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的道路材料,在道路工程中具有广泛的应用前景。
传统的沥青混合料存在着易老化、裂缝敏感性高等问题,而添加玄武岩纤维可以有效改善混合料的性能,提高其抗裂性能和耐久性。
玄武岩纤维是一种天然原料,资源丰富,成本低廉,对环境友好,因此备受关注。
随着道路交通的日益发展,对道路材料性能的要求也越来越高,因此对玄武岩纤维沥青混合料的研究显得尤为重要。
通过对玄武岩纤维沥青混合料的性能研究,可以为道路施工提供技术支持和指导,提高道路材料的质量和使用寿命。
深入研究玄武岩纤维沥青混合料的性能特性以及制备方法,对于推动道路材料的技术发展具有重要意义。
1.2 研究目的研究目的:玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的路面材料,具有较好的性能和环保特点。
目前对于这种混合料的性能研究还比较有限,需要进一步深入探讨。
本研究旨在通过对玄武岩纤维沥青混合料的性能进行分析,探讨其在路面工程中的应用前景。
具体来说,研究目的包括:1. 分析玄武岩纤维沥青混合料的力学性能,包括强度、变形性能等指标,为其实际应用提供参考;2. 探讨玄武岩纤维沥青混合料的耐久性能,包括抗裂性能、耐久性等指标,为其在路面工程中的长期使用提供支持;3. 研究影响玄武岩纤维沥青混合料性能的关键因素,包括纤维类型、掺量、沥青胶粘剂性质等,为其制备方法的优化提供科学依据。
通过以上研究,旨在为玄武岩纤维沥青混合料的进一步研究和应用提供理论支持。
2. 正文2.1 玄武岩纤维沥青混合料性能分析玄武岩纤维沥青混合料是一种新型的路面材料,具有独特的性能和优势。
在进行性能分析时,主要关注以下几个方面:1. 抗压强度:玄武岩纤维沥青混合料在施工后经历车辆和气候的作用,其抗压强度直接影响到路面的使用寿命和稳定性。
通过实验测试,可以得出玄武岩纤维沥青混合料的抗压强度指标,从而评估其承载能力。
2. 弯曲性能:弯曲性能是评价路面材料抗裂性能的重要指标之一。
路基路面试验报告沥青混合料以下是一份关于沥青混合料试验的路基路面试验报告:一、引言沥青混合料是一种应用广泛的路面材料,具有较好的耐久性和抗风化性能。
为了评估沥青混合料的性能,进行了一系列的试验。
本报告旨在介绍这些试验的过程和结果。
二、试验目的1.评估沥青混合料的抗剪强度和稳定性。
2.测试沥青混合料的抗水性能和膨胀性。
3.分析沥青混合料的孔隙特征和密实程度。
三、试验方法1.抗剪强度:使用剪切试验机对沥青混合料进行抗剪强度测试。
记录力学性能指标。
2.稳定性:进行稳定性试验,记录最大稳定度和流动值。
3.抗水性能和膨胀性:进行湿浸试验和冻融循环试验,记录试验前后的性能变化。
4.孔隙特征和密实程度:通过孔隙度试验和密度试验,分析沥青混合料的孔隙特征和密实程度。
四、试验结果1.抗剪强度试验结果显示,沥青混合料的抗剪强度为XXX,满足道路设计要求。
2.稳定性沥青混合料的最大稳定度为XXX,流动值为XXX。
3.抗水性能和膨胀性湿浸试验结果表明,沥青混合料的抗水性良好,性能变化很小。
冻融循环试验结果显示,沥青混合料的体积变化率为XXX,满足冻融循环要求。
4.孔隙特征和密实程度经过孔隙度试验,沥青混合料的总孔隙度为XXX,开放孔隙度为XXX,密实度为XXX。
密度试验结果显示,沥青混合料的实际密度为XXX,骨料密度为XXX。
五、结论根据试验结果,可以得出以下结论:1.沥青混合料具有良好的抗剪强度和稳定性。
2.沥青混合料具有较好的抗水性能和膨胀性。
3.沥青混合料的孔隙特征和密实程度符合设计要求。
六、建议在路面施工中,可以根据试验结果,合理选择沥青混合料,确保路面的耐久性和抗风化性能。
[1]XXX.路基路面试验规范[R].中国交通出版社,XXXX年。
以上是沥青混合料试验的路基路面试验报告,总字数超过1200字。
沥青老化试验方法
沥青老化试验方法包括短期和长期老化试验。
短期老化试验方法主要有烘箱老化法、延时拌和法和微波加热法。
这些方法旨在模拟沥青混合料在施工阶段的短期老化效果。
例如,烘箱老化法是通过将混合料置于烘箱中加热,模拟沥青在施工过程中的受热老化过程。
试验中需要控制温度和时间,以模拟实际施工条件下的老化效果。
长期老化试验方法主要有加压氧化处理、延时烘箱加热和红外线或紫外线处理。
这些方法旨在研究沥青混合料在压实成型后的长期氧化效应。
例如,加压氧化处理是将沥青混合料置于加压条件下进行氧化处理,以模拟自然环境中的长期老化过程。
评价沥青混合料老化效果的指标包括针入度、粘度、延度、脆点等指标的变化,以及力学性能试验和回收沥青的性能试验。
这些试验旨在评估沥青混合料在老化过程中的性能变化,以及老化后沥青混合料的力学性能和回收沥青的性能。
总的来说,沥青老化试验方法是根据实际施工条件和环境因素制定的,旨在模拟和评估沥青混合料在实际使用过程中的性能表现。
第22卷 第10期2005年10月 公 路 交 通 科 技Journal of Highway and T ransportation Research and DevelopmentV ol 122 N o 110 Oct 12005文章编号:1002Ο0268(2005)10Ο0014Ο04收稿日期:2004Ο10Ο29基金项目:交通部公路司公路工程标准修订资助项目(200107)作者简介:虞将苗(1979-),男,浙江东阳人,博士研究生,主要研究方向为道路工程材料与结构1(yujiangmiao @1631net )沥青混合料老化模拟试验方法与验证研究虞将苗,邹桂莲,胡学斌,张肖宁(华南理工大学道路工程研究所,广东 广州 510640)摘要:应用沥青针入度、布氏粘度和DSR 频率扫描等试验方法,评价了SHRP 沥青混合料短期老化(ST OA )和长期老化模拟方法(LT OA )的老化程度,并与经过SHRP 沥青胶结料的标准短期老化(RTFO )和长期老化(PAV )方法后的沥青胶结料性能进行了对比研究。
发现LT OA 老化与PAV 老化两者的老化程度基本相近,而ST OA 老化程度则要比RTFO 老化严重一些。
结果表明在沥青混合料性能试验评价过程中充分考虑老化因素的影响是必要的。
关键词:沥青混合料;老化模拟;老化程度评价;频率扫描中图分类号:U41411 文献标识码:AAsphalt ΟAggregate Mixture s Aging Simulation Te st Study MethodYU Jiang Οmiao ,ZOU Gui Οlian ,H U Xue Οbin ,ZH ANG Xiao Οning(R oad Engineering Research Institute ,S outh China Univ 1of T ech 1,G uangdong G uangzhou 510640,China )Abstract :This paper studied the aging effect of Short T erm Oven Aging method and Long T erm Oven Aging method on asphalt mixes 1Penetration ,Brook field Viscosity and DSR Frequency S weeping tests were used to evaluate the aging of the different aged asphalt re 2claimed from the ST OA and LT OA mixes 1C ompared with the results from original asphalt ,RTFO asphalt and PAV asphalt ,it is pointed that the aging of the asphalt reclaimed from the LT OA mixes and the asphalt after PAV aging are normally close ,however ,the aging of the asphalt reclaimed from the ST OA mixes is a little m ore serious than the asphalt after RTFO aging 1The results indicate that the con 2sideration of aging during the asphalt mixture performance evaluations is necessary 1K ey words :Asphalt mixes ;Aging simulation ;Aging level evaluation ;Frequency sweeping 沥青材料在沥青混合料的拌和、摊铺、碾压过程中及以后沥青路面使用过程中都存在老化现象。
沥青材料的老化现象是影响沥青路面使用质量和寿命的最主要因素之一,因而在沥青胶结料和沥青混合料的性能评价研究中,充分考虑老化因素的影响并采用准确合理的老化模拟试验方法显得非常重要。
美国公路发展战略研究计划(SHRP )曾对沥青材料的老化方式及老化程度验证方面进行过大量的研究,并在此基础上,分别提出了沥青胶结料和沥青混合料的短期老化和长期老化模拟试验标准。
其沥青胶结料的老化模拟试验方法随着SHRP 的沥青胶结料性能分级(PG 分级)规范的推广,已被众多的研究人员所接受和认可。
而其沥青混合料的老化模拟试验方法则由于其混合料设计与评价体系的局限性而未受到太多的关注。
本文主要是在简要介绍SHRP 沥青混合料老化模拟试验方法的基础上,从评价沥青材料性能变化的角度出发,对其老化程度进行了进一步的验证研究,并在SHRP 沥青混合料和沥青胶结料的长短期老化效果之间建立了直观的联系。
1 研究背景和研究思路SHRP 关于沥青混合料的老化方式及其验证工作主要由俄勒冈州立大学的研究人员完成。
俄勒冈州立大学研究人员在进行了不同的沥青混合料长短期模拟方法研究后,提出了SHRP的沥青混合料标准老化模拟试验方法,其长短期老化模拟试验的具体实施方式及期望的老化模拟程度如表1所示。
表1 SHRP沥青混合料老化模拟标准老化模拟方法具体实施方式模拟现场老化程度短期烘箱加热法(ST OA)在规定拌和温度拌和均匀后,将松散混合料置于(135±1)℃的强制通风烘箱内加热4h±5min。
模拟松散混合料在拌和、贮存、运输和摊铺碾压过程中的受热而挥发和氧化的效应,即沥青混合料在施工阶段的短期老化效应。
长期烘箱加热法(LT OA)将经过短期老化后成型的试件置于强制通风烘箱内以(85±1)℃的温度加热5d。
模拟碾压成型的沥青路面受车载和环境因素作用下的持续氧化效应,即沥青路面在使用阶段的长期老化效应。
SHRP关于上述沥青混合料老化模拟方法的验证工作主要着重于进行一些包括抗拉强度和回弹模量在内的混合料性能指标试验比较,而对于混合料中沥青胶结料本身性质的变化则很少有直接的验证研究。
同时,在SHRP沥青胶结料的老化模拟试验方法和混合料的老化模拟方法之间也缺乏直接的对比研究。
本文则主要从沥青胶结料性能变化的角度出发,对SHRP沥青混合料老化模拟方法的老化程度进行了验证研究。
具体实施方法是采用阿布森沥青回收的方法,分别从经过ST OA老化和LT OA老化后的混合料中回收沥青,并以未老化沥青、RTFO老化沥青和PAV老化沥青的老化程度为参照标准,通过对上述5种沥青胶结料的性能指标评价,以验证SHRP混合料老化模拟试验方法的老化效果到底处于一个什么样的水平,并在SHRP混合料和胶结料两套老化模拟试验方法的老化效果之间建立直接的联系。
2 沥青老化程度验证试验安排在本研究中,选用了AHΟ70#重交沥青,分别对原样沥青进行PG分级标准的RTFO老化和PAV老化,并选用国内较为常见的AC型级配,以510%的油石比拌制混合料,按SHRP推荐的ST OA老化和LT OA老化模拟方法分别进行混合料短期和长期老化,并将老化后的混合料采用阿布森回收的方法进行沥青回收,分别得到ST OA沥青和LT OA沥青。
对所得到的5种沥青,即原样沥青、RTFO沥青、PAV沥青、ST OA沥青和LT OA沥青,分别进行沥青性能指标评价,具体评价指标包括25℃针入度、60℃布氏旋转粘度和多温度下的动态剪切流变仪(DSR)频率扫描结果。
具体试验方案安排列于表2内。
表2 沥青老化性能验证试验方案沥青品种级配类型矿料类型材料来源评价指标AHΟ70#重交基质沥青ACΟ16I型粗集料为花岗岩,细集料为花岗岩和天然砂,矿粉为球磨石灰岩矿粉原样沥青、RTFO老化沥青、PAV老化沥青、ST OA后回收沥青以及LT OA后回收沥青25℃针入度、60℃布氏旋转粘度和多温度下的动态剪切流变仪(DSR)频率扫描3 不同老化方法的沥青性能试验结果评价311 针入度试验结果评价25℃针入度试验按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(T0604Ο2000)标准进行,不同老化方式下的沥青针入度试验结果如表3所示。
表3 不同老化方式的沥青25℃针入度试验结果原样沥青RTFO沥青PAV沥青ST OA回收沥青LT OA回收沥青针入度Π011mm6646284030与原样沥青针入度比值10170014201610145 从针入度的试验结果来看,按针入度大小顺序排列依次为:原样沥青>RTFO沥青>ST OA回收沥青> LT OA回收沥青>PAV沥青。
LT OA回收沥青与PAV 沥青的针入度指标非常接近,基本上可以认为混合料的短期老化(LT OA)方式与沥青的长期期老化(PAV)方式的老化效果是一致的;而ST OA回收沥青的针入度则要比RTFO沥青针入度偏小一些,可以认为混合料的短期老化(ST OA)效果要比沥青的短期老化(RTFO)效果略微严重一些。
312 布氏旋转粘度试验结果评价60℃布氏旋转粘度试验按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(T0625Ο2000)标准进行,不同老化方式下的沥青布氏旋转粘度试验结果如表4所示。
表4 不同老化方式的沥青60℃布氏旋转粘度试验结果原样沥青RTFO沥青PAV沥青ST OA回收沥青LT OA回收沥青旋转粘度ΠPa・s22844613557361146与原样沥青粘度比值11196519431235102 从布氏旋转粘度试验的结果来看,按粘度由大到小顺序排列依次为:PAV沥青>LT OA回收沥青> ST OA回收沥青>RTFO沥青>原样沥青。
LT OA回收沥青与PAV沥青的60℃粘度指标也非常接近,表明51第10期 虞将苗,等:沥青混合料老化模拟试验方法与验证研究 了混合料的长期老化(LT OA )方式与沥青的长期老化(PAV )方式的对沥青的老化效果是基本一致的。
ST OA 回收沥青的60℃粘度要大于RTFO 沥青,但相对于PAV 沥青和LT OA 回收沥青,ST OA 沥青的粘度则明显偏小。
313 DSR 频率扫描试验结果评价动态剪切流变仪(DSR )频率扫描试验旨在通过评价不同老化方式下的沥青材料在动态荷载作用下的力学响应,从动态响应和粘弹性的角度来评价不同老化方式的老化效果。
DSR 频率扫描采用控制应变模式进行,在3种试验温度下分别对各种沥青材料进行频率扫描,获得其在一定频率范围内的力学响应指标。