沥青

    什么是石油沥青的耐久性

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    沥青在道路使用过程中,由于受到储运、加热、拌和、摊铺、碾压等施工工序以及交通荷载和自然环境因素的综合作用,会发生蒸发、氧化、缩合、脱氢等一系列物理化学反应,导致其化学组成和结构发生改变,表现为路面逐渐硬化、脆化。这种随时间推移而发生的不可逆的化学组成、结构和物理力学性能变化过程,称为沥青的老化或耐久性衰减。

    (1)影响因素
    1)温度与氧化作用
    沥青暴露于空气中会发生氧化反应,其极性含氧基团逐渐聚合形成高分子胶团,导致粘度上升。同时,极性烃基、羰基和羧基结合形成更大更复杂的分子结构,使沥青硬化并降低柔韧性。温度是影响氧化的关键因素——虽然氧化反应在常温下缓慢进行,但当温度超过100℃后反应速率显著加快(每升高10℃速率倍增),135℃以上仅需数分钟即可导致明显硬化。这种高温下的硬化是蒸发损失和热缩共同作用的结果。需注意的是,气温引起的短期硬化具有可逆性,但在长期氧、光照等综合作用下将转变为永久性不可逆硬化。
    2)光与水的作用
    日光(特别是紫外线)会引发光化学反应加速氧化进程,促进羰基和羧基的快速形成及分子聚合。水在光、氧、热协同作用下可发挥催化效应。3)自然硬化
    即使隔绝空气和阳光,沥青在常温长期储存中仍会因分子相互作用增强和内部结构重组而发生一定程度的硬化,此类硬化大多可逆。
    4)渗流硬化
    沥青中油分向矿料孔隙迁移导致的硬化现象。

    (2)评价方法
    沥青耐老化性能通常通过室内加速老化试验来评估,主要考察老化前后性能指标的变化。其老化过程分为两个阶段:短期老化(热拌和过程中的老化)和长期老化(路面使用期的老化)。

    根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)规定,短期老化试验包括:中轻交通道路石油沥青采用蒸发损失试验,重交通沥青采用薄膜加热试验,液体沥青采用蒸馏试验;长期老化则采用压力老化试验仪模拟实际使用条件下的氧化老化过程,以评价沥青的抗氧化能力。
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