一、紫外線老化試驗機(jī)試驗原材料
     紫外線老化試驗機(jī)對薄膜烘箱老化和紫外線老化2種不同的老化方式,對瀝青性能指標(biāo)的影響基本一致,即針入度下降,軟化點(diǎn)上升,延度下降,粘度變大。針入度下降和粘度變大,說明這2種老化都會使瀝青的稠度變高。軟化點(diǎn)上升,反映出瀝青的高溫穩(wěn)定性變好。延度下降則說明了瀝青的低溫抗裂性能變差。經(jīng)過薄膜烘箱老化后的3種瀝青試樣,再進(jìn)行紫外線老化,其性能指標(biāo)會繼續(xù)變化,即針入度繼續(xù)下降,軟化點(diǎn)繼續(xù)上升,延度繼續(xù)下降,粘度繼續(xù)變大。這說明紫外線對重交通道路瀝青、SBR改性瀝青和SBS改性瀝青都具有明顯的老化作用。
    紫外線老化試驗機(jī)采用3種瀝青:一種是重交通道路瀝青,重交通90號(AH)90)瀝青;2種比較常用的改性瀝青:SBR改性瀝青和SBS改性瀝青。按照5公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程6(JTJ052)2000)規(guī)定的試驗方法,測定這3種原樣瀝青(未老化)的性能指標(biāo)見表2。
二、試驗結(jié)果分析
    為研究不同紫外線照射時間對瀝青性能的影響,3種瀝青分別進(jìn)行了TFOT試驗和5d、10d紫外線老化試驗,并按照5公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程6(JTJ052)2000)規(guī)定的試驗方法,分別測定TFOT后瀝青試樣的性能指標(biāo)(針入度、軟化點(diǎn)、延度,粘度)和紫外線老化后瀝青試樣的性能指標(biāo)。與原樣瀝青相比,TFOT后的瀝青試樣表面,無明顯變化,但是紫外線老化后瀝青試樣表面已經(jīng)炭化。
對比紫外線老化5d和紫外線老化10d后的試驗數(shù)據(jù)可以看出,相同強(qiáng)度紫外線的照射下,老化時間越長對瀝青性能的影響越強(qiáng),但前5d的效果更明顯,延度指標(biāo)降幅較大。本課題的依托工程為高寒、高海拔、強(qiáng)紫外線地區(qū)的瀝青道路工程,因此,應(yīng)重點(diǎn)分析研究紫外線老化對瀝青低溫性能的影響。延度是衡量瀝青低溫性能的重要指標(biāo),瀝青的延度越小,瀝青路面的裂縫就越多。經(jīng)薄膜烘箱老化后,AH)90瀝青的10e延度從>150cm驟減為19m,SBS改性瀝青的10e延度從79.5cm減為57cm,而SBR改性瀝青的10e延度仍>150cm。這表明AH)90瀝青的低溫延展性對熱老化敏感,而SBR改性瀝青的低溫延展性對熱老化不敏感,這也是為什么經(jīng)常用SBR改性瀝青改善混合料低溫性能的原因。對比TFOT后和紫外線老化10d后試樣的10e延度,AH)90瀝青的10e延度從19cm減為815cm,SBR改性瀝青的10e延度從>150cm減為12.5cm,SBS改性瀝青的10e延度從57cm減為22.5cm。這說明3種瀝青中SBR改性瀝青的低溫性能對紫外線老化敏感,紫外線老化10d后(相當(dāng)于野外老化一年),SBS改性瀝青的低溫性能好。另外,3種瀝青紫外線老化10d后的10e延度分別為紫外線老化5d后的10e延度的77%(AH)90瀝青)、78%(SBR改性瀝青)、90%(SBS改性瀝青)。這表明3種瀝青中,紫外線輻射對SBS改性瀝青的低溫性能影響小。由于紫外線對瀝青老化作用不可忽視,所以在高寒、高海拔、強(qiáng)紫外線地區(qū),應(yīng)綜合考慮熱老化和紫外線老化的影響。研究表明,受到2種老化的影響時,SBS改性瀝青的低溫性能優(yōu)于重交通道路瀝青和SBR改性瀝青。

紫外線老化機(jī)理的初步分析
    瀝青是由碳、氫、氧、硫、氮等元素構(gòu)成的大分子有機(jī)物所物組成的。引起該瀝青老化的主要原因是瀝青分子中的活性基團(tuán)與空氣中的氧反應(yīng),生成以含羰基官能團(tuán)的極性分子。由此可見瀝青的老化會改變?yōu)r青分子的結(jié)構(gòu),而瀝青表現(xiàn)出來的路用性能又取決于瀝青分子的結(jié)構(gòu),從而瀝青的老化就會改變?yōu)r青的性能。瀝青的紫外線老化機(jī)理就可以用上述理論來解釋。瀝青分子吸收了紫外線輻射能以后,其分子間的結(jié)合鍵(分子間的結(jié)合力)就會斷裂,瀝青分子就生成了自由基,自由基又會和氧反應(yīng)生成含羰基官能團(tuán)的分子,終的結(jié)果表現(xiàn)為,瀝青中羰基官能團(tuán)的含量增加,也就是瀝青中高分子量的組分(瀝青指標(biāo)對總目標(biāo)的貢獻(xiàn)及其相對于總目標(biāo)的重要程度。根據(jù)QL的大小,本文將車輛隨機(jī)動態(tài)荷載分為5級。
3結(jié)語
    運(yùn)行于路面上的車輛隨機(jī)動態(tài)荷載問題是一個多因素多指標(biāo)問題,采用層次分析法(AHP)能夠合理確定各指標(biāo)的相對權(quán)重和組合權(quán)重。本文利用12個指標(biāo)來定量評定車輛隨機(jī)荷載模型,建立了恰當(dāng)?shù)暮奢d分級評定標(biāo)準(zhǔn),能夠較全面科學(xué)地考慮影響車輛動態(tài)荷載的主要因素,對于科學(xué)研究和工程實踐有重要的參考價值。影響車輛隨機(jī)動態(tài)荷載的因素非常多并且復(fù)雜,本文引入AHP法進(jìn)行嘗試研究,旨在建立一個隨機(jī)荷載評定的基本框架。由于車輛隨機(jī)荷載具有累積效應(yīng),所以對各指標(biāo)的定量評定還有待進(jìn)一步研究和深化。
紫外線老化對瀝青影響試驗結(jié)果
    分級標(biāo)準(zhǔn)的建立對于合理確定車輛隨機(jī)動態(tài)荷載模型具有重要的意義。1級荷載屬于*動載模型,需要對各指標(biāo)都進(jìn)行詳細(xì)分析。2級以上荷載則根據(jù)級別可以逐次剔除一些非主要指標(biāo),只控制主要指標(biāo),如3級荷載主要考慮因素為路面的不平度、路面類型(剛度大小及豎向結(jié)構(gòu)形式)、車輛載重情況(標(biāo)載、超載或欠載)、車輛懸架結(jié)構(gòu)形式(主動懸架、被動懸架或半主動懸架)、車速狀況等;5級荷載則只要考慮路面不平度激勵及車速狀況即可。在實際分析中,可以利用本文提出的隨機(jī)荷載分級標(biāo)準(zhǔn)及研究問題的需要,對影響車輛隨機(jī)動態(tài)荷載的指標(biāo)數(shù)量進(jìn)行必要的取舍。根據(jù)所選取指標(biāo)建立荷載模型之后,利用相關(guān)權(quán)重系數(shù)即可基本確定運(yùn)行車輛隨機(jī)動態(tài)荷載大小及模式。

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