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专利名称：胶粉改性沥青热氧水组合作用下室内老化方法
技术领域：
本发明涉及一种胶粉改性浙青热氧水组合作用下的老化试验方法，能准确地反映胶粉改性浙青在热氧水组合作用下老化指标的变化规律，得到胶粉改性浙青的老化特性，属于交通运输工程领域。
背景技术：
我国高等级公路浙青路面设计年限一般为15年，随着交通量的增加和环境因素的共同作用，实际上竣工后5 8年就需要大面积维修养护，而高等级公路建设和养护面临着资金与资源短缺的双重难题。因此，如何改善国产浙青的抗老化性能，延长浙青路面的使用寿命，已经成为广大道路科技工作者所面临的重大课题。近年来，国内采用外添材料改善国产浙青路用性能的方法已取得了一些经验，有 的已具有很高的实用性，其中研究较为广泛和使用较多的外掺材料是胶粉。胶粉改性浙青可以提高路面的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性可以提高0. 5 I. 0倍。胶粉改性浙青的优点得到了认同，国内外的研究者在其性能、应用等方面开展了系统的研究，有些成果还通过实践得到了论证，但是由于胶粉与浙青之间的作用关系十分复杂，浙青的老化还受到荷载、气候、自然环境等多重因素的影响，目前胶粉改性浙青的老化特性及机理尚未研究清楚，相关的研究也鲜有报道。SHRP成果Superpave提出的压力老化试验是为公众认可的、应用最普遍的长期老化试验方法。基于长期老化中氧化机理占主要地位的思想，SHRP研究计划认为该试验可以较好地模拟浙青在使用期内的老化。必须指出，它主要考虑到了动态车载、氧、热对浙青性能的影响，但并未涉及及水分对浙青性能及组分的影响。因此PAV试验所指的自然老化模拟具有一定的局限性。一般情况下认为，浙青是非渗透性材料，但是根据法国南希 洛林国家理工学院的
B.Gwinner实验研究表明,根据菲克定律水可以进入到浙青中的空隙中,促使水进入浙青空隙中的力是浙青和水接触的表面和内部化学物质的浓度梯度。导致浙青内部某些水溶性物质、亲水性基团被水溶解、抽提或吸收，从而逐步改变浙青的物料组成和比例，加速其老化。浙青在实际使用过程中会经受雨水的冲刷，有研究表明酸性降水的侵蚀应是我国很多地方浙青路面发生较严重水损害和早期破坏的化学原因，且雨水PH值是浙青路面损坏中的重要因素之一；融雪剂使用不当会对公路、桥梁混凝土路面造成严重的腐蚀破坏，即因使用除雪剂生成的氯盐水对路面具有破坏作用。因此，在热氧水老化试验中，所以在室内试验的同时必须考虑水如何作用于老化过程中以及水的相关参数(pH值和氯盐含量)对浙青老化性能的影响。张倩在研究酸雨腐蚀浙青混合料中矿料的化学机理分析中指出硫酸会导致雨水的水质发生改变，致使浙青老化加剧。值得注意的是，当浙青路面上存在落地油、融雪剂等时，也会导致雨水的水质发生变化，影响浙青长期使用功能，导致浙青老化。热氧水多种环境因素以及水的不同pH值以及氯盐含量与浙青作用关系的不确定性与复杂性使得目前没有任何方法能够完全真实地模拟浙青老化过程。

发明内容
为了克服现行长期老化存在的不足，本发明目的在于提供了一种胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法，该方法可以有效、方便、准确地模拟胶粉改性浙青长期在自然环境作用下的老化规律。为了实现上述目的，本发明胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法，包括以下步骤
(1)确定水的PH值和氯盐浓度根据中国各地区的实际降水情况确定雨水pH的平均范围3. 5-7. 5，将pH值分为五个等级3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，确定含盐水的质量浓度范围为0-3. 5%，将氯盐含量 分为4个等级0、1. 5%、2. 5%、3. 5%,若对应于某一地方的实际情况，就须把对应的某一等级PH值雨水和某一等级氯盐含量的盐溶液组合起来，进行热氧水老化；
(2)样品制备将制熔化后的胶粉改性浙青倒入不锈钢平底圆盘中，样品膜厚3. 0-3. 4mm ；
(3)短期热老化采用薄膜烘箱，将烘箱调整水平，在烘箱达到试验温度163土1°C后，将盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架，使转盘在水平面上以5. 5±lr/min的速度旋转,烘箱内温度回升至163± I°C开始计时,老化时间5h ；
(4)热氧水老化根据试验所在地区的实际降水情况配制雨水pH值，结合沿海地区的海水氯盐含量以及地区除冰盐的使用状况，配制含盐水的质量浓度，根据所在地区的年降水量，将老化过程分为两个阶段，第一阶段在短期热老化后的浙青试样中注入含盐水或雨水或含盐水和雨水，含盐水或雨水或含盐水和雨水的重量与浙青试样的重量比为I :5，把注入含盐水或雨水或含盐水和雨水的浙青试样放到浙青长期老化采用的SHRP规范的压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间6小时40分钟；第二阶段:取出样品盘，除去浙青试样中的含盐水或雨水或含盐水和雨水，把浙青试样放到压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间13小时20分钟。所述不锈钢平底圆盘的尺寸为直径140mmX9. 5mm。本发明考虑到热、氧、水三个影响因素，全面分析胶粉改性浙青在多重环境作用下的老化程度，提供了一种方便可行的室内模拟方法。本发明可以得出水对胶粉浙青热氧水老化性能的影响，改变水环境因素的相关参数值，进行热氧水老化试验。本发明为实验室模拟胶粉浙青在热氧水组合作用提供参考，为提高胶粉改性浙青材料的路面使用品质、延长使用寿命提供理论依据和技术支持，也为胶粉改性浙青类新材料的开发应用构建稳固基础。


图I为本发明胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明实施例I
胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法，包括以下步骤
(1)确定水的PH值和氯盐浓度根据中国各地区的实际降水情况确定雨水pH的平均范围3. 5-7. 5，将pH值分为五个等级3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，确定含盐水的质量浓度范围为0-3. 5%，将氯盐含量分为4个等级0、1. 5%、2. 5%、3. 5%，若对应于某一地方的实际情况，就须把对应的某一等级PH值雨水和某一等级氯盐含量的盐溶液组合起来，进行热氧水老化；
(2)样品制备将制熔化后的胶粉改性浙青倒入不锈钢平底圆盘中，样品膜厚3. 0-3. 4mm ；
(3)短期热老化采用薄膜烘箱，将烘箱调整水平，在烘箱达到试验温度163土1°C后，将盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架，使转盘在水平面上以
5.5±lr/min的速度旋转,烘箱内温度回升至163± I°C开始计时,老化时间5h ；
(4)热氧水老化根据试验所在地区的实际降水情况配制雨水pH值，结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，配制含盐水的质量浓度，根据所在地区的年降水量，将老化过程分为两个阶段，第一阶段在短期热老化后的浙青试样中注入含盐水或雨水或含盐水和雨水，含盐水或雨水或含盐水和雨水的重量与浙青试样的重量比为I :5，把注入含盐水或雨水或含盐水和雨水的浙青试样放到浙青长期老化采用的SHRP规范的压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间6小时40分钟；第二阶段取出样品盘，除去浙青试样中的含盐水或雨水或含盐水和雨水，把浙青试样放到压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间13小时20分钟。所述不锈钢平底圆盘的尺寸为直径140mmX9. 5mm。实施例2
胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法
I、将刚制备好或者加热到流动状态的胶粉改性浙青50g倒入直径为140mmX9. 5mm的不锈钢平底圆盘中，膜厚约3. 2_，每批制作四个样品盘。2、打开薄膜烘箱，在烘箱达到试验温度163土 1°C后，将4个盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架，使转盘在水平面上以5. 5±lr/min的速度旋转，烘箱内温度回升至试验温度开始计时，老化时间5h。3、水的PH值和氯盐浓度的确定。各地的水质不同，雨水的酸碱度的取值也相应不同，查阅这方面的资料可得，中国各地的雨水PH值下限为3. 5，上限为7. 5，本发明取pH值为3. 5,4. 5,5. 5,6. 5、7. 5五个等级进行试验。本发明采用四硼酸钠和邻苯二甲酸氢钾调节水的PH值，以NaCl来调节氯离子水的含盐量，配制成不同浓度的含盐水，来模拟除冰盐和含氯废水对浙青组分浸出特性的影响。参考沿海地区海水中含盐量及除冰盐的使用量等情况，浸出液中NaCl含量的考察范围为0，I. 5%, 2. 5%，和3. 5%四个级别。对应于扬州地区，选用PH值为6. 5，氯盐含量为0的组合溶液。4、打开压力老化仪器进行升温，等温度达到95°C时将注入10±lml的盐溶液或指定PH值的水溶液的试样放入仪器中，等温度再次达到95°C时增压到2. IMPa。根据所在地区的年降水量，将常规压力老化时间的20h分为两个时段，前6小时40分钟后，取出样品盘，把水倒去，继续老化13小时20分 钟，使样品在热氧老化的同时发生水老化，模拟扬州地区路面在多年使用中的老化。
权利要求
1.胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法，其特征是，包括以下步骤 (1)确定水的PH值和氯盐浓度根据中国各地区的实际降水情况确定雨水pH的平均范围3. 5-7. 5，将pH值分为五个等级3. 5,4. 5,5. 5,6. 5,7. 5 ;结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，确定含盐水的质量浓度范围为0-3. 5%，将氯盐含量分为4个等级0、1. 5%、2. 5%、3. 5%，若对应于某一地方的实际情况，应把对应的某一等级PH值雨水和某一等级氯盐含量的盐溶液组合起来，进行热氧水老化； (2)样品制备将制熔化后的胶粉改性浙青倒入不锈钢平底圆盘中，样品膜厚3.0-3. 4mm ； (3)短期热老化采用薄膜烘箱，将烘箱调整水平，在烘箱达到试验温度163土1°C后，将盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上，并关闭烘箱门和开动转盘架，使转盘在水平面上以5.5±lr/min的速度旋转,烘箱内温度回升至163± I°C开始计时,老化时间5h ； (4)热氧水老化根据试验所在地区的实际降水情况配制雨水pH值，结合各沿海地区的海水氯盐含量以及北方地区除冰盐的使用状况，配制含盐水的质量浓度，根据所在地区的年降水量，将老化过程分为两个阶段，第一阶段在短期热老化后的浙青试样中注入含盐水或雨水或含盐水和雨水，含盐水或雨水或含盐水和雨水的重量与浙青试样的重量比为I :5，把注入含盐水或雨水或含盐水和雨水的浙青试样放到浙青长期老化采用的SHRP规范的压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间6小时40分钟；第二阶段取出样品盘，除去浙青试样中的含盐水或雨水或含盐水和雨水，把浙青试样放到压力老化仪器中，将仪器加热到90°C 110°C，并增压到2. IMpa，老化时间13小时20分钟。
2.根据权利要求I所述的胶粉改性浙青热氧水组合作用下室内老化方法，其特征是，所述不锈钢平底圆盘的尺寸为直径140mmX9. 5mm。
全文摘要
胶粉改性沥青热氧水组合作用下室内老化方法，包括以下步骤(1)确定水的pH值和氯盐浓度；(2)样品制备将制熔化后的胶粉改性沥青倒入不锈钢平底圆盘中；(3)短期热老化采用薄膜烘箱对沥青试验进行老化；(4)热氧水老化将老化过程分为两个阶段，第一阶段热氧水老化；第二阶段热氧老化。本发明准确反映胶粉改性沥青在热、氧、水多重因素组合作用下老化指标的变化规律，得到胶粉改性沥青的热氧水老化特性，为实验室模拟胶粉沥青在热氧水组合作用提供参考，为提高胶粉改性沥青材料的路面使用品质、延长使用寿命提供理论依据和技术支持，也为胶粉改性沥青类新材料的开发应用构建稳固基础。
文档编号G01N17/00GK102680383SQ201210152519
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者吴美平, 康爱红, 肖鹏, 蒋德安 申请人:扬州大学