一、紫外線老化試驗機試驗原材料
     紫外線老化試驗機對薄膜烘箱老化和紫外線老化2種不同的老化方式,對瀝青性能指標的影響基本一致,即針入度下降,軟化點上升,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,再進行紫外線老化,其性能指標會繼續(xù)變化,即針入度繼續(xù)下降,軟化點繼續(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(針入度、軟化點、延度,粘度)和紫外線老化后瀝青試樣的性能指標。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,相同強度紫外線的照射下,老化時間越長對瀝青性能的影響越強,但前5d的效果更明顯,延度指標降幅較大。本課題的依托工程為高寒、高海拔、強紫外線地區(qū)的瀝青道路工程,因此,應(yīng)重點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,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與空氣中的氧反應(yīng),生成以含羰基官能團的極性分子。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)生成含羰基官能團的分子,終的結(jié)果表現(xiàn)為,瀝青中羰基官能團的含量增加,也就是瀝青中高分子量的組分(瀝青指標對總目標的貢獻及其相對于總目標的重要程度。根據(jù)QL的大小,本文將車輛隨機動態(tài)荷載分為5級。
3結(jié)語
    運行于路面上的車輛隨機動態(tài)荷載問題是一個多因素多指標問題,采用層次分析法(AHP)能夠合理確定各指標的相對權(quán)重和組合權(quán)重。本文利用12個指標來定量評定車輛隨機荷載模型,建立了恰當?shù)暮奢d分級評定標準,能夠較全面科學地考慮影響車輛動態(tài)荷載的主要因素,對于科學研究和工程實踐有重要的參考價值。影響車輛隨機動態(tài)荷載的因素非常多并且復(fù)雜,本文引入AHP法進行嘗試研究,旨在建立一個隨機荷載評定的基本框架。由于車輛隨機荷載具有累積效應(yīng),所以對各指標的定量評定還有待進一步研究和深化。
紫外線老化對瀝青影響試驗結(jié)果
    分級標準的建立對于合理確定車輛隨機動態(tài)荷載模型具有重要的意義。1級荷載屬于*動載模型,需要對各指標都進行詳細分析。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,只控制主要指標,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荷載分級標準及研究問題的需要,對影響車輛隨機動態(tài)荷載的指標數(shù)量進行必要的取舍。根據(jù)所選取指標建立荷載模型之后,利用相關(guān)權(quán)重系數(shù)即可基本確定運行車輛隨機動態(tài)荷載大小及模式。

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