瀝青路面的老化機(jī)制及誘因

咱們和貴州瀝青路面施工小編一起來(lái)了解一下：

1. 概述

瀝青路面長(zhǎng)期暴露在外在環(huán)境下，受到諸多因素，如：紫外線、水分、氧化等影響。瀝青在生產(chǎn)到使用過(guò)程中與空氣長(zhǎng)時(shí)間接觸，發(fā)生一系列的變化，如蒸發(fā)、脫氫等。瀝青的物理性能表現(xiàn)為逐漸硬化變脆。這種受到外界環(huán)境影響而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生的不可逆轉(zhuǎn)的變化叫作老化。為研究各個(gè)因素作用下對(duì)瀝青老化的影響，在不同瀝青老化分類下從物理性質(zhì)、化學(xué)組成結(jié)構(gòu)及老化機(jī)理方面進(jìn)行討論。

2. 瀝青的熱氧老化

瀝青熱氧老化主要分為三個(gè)階段：

第一階段是生產(chǎn)后的運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，該階段瀝青與空氣的接觸面積很小，熱氧老化較輕；

第二階段是瀝青和集料的拌合及攤鋪、碾壓過(guò)程，該過(guò)程中拌合瀝青溫度將達(dá)170°C左右，性能指標(biāo)會(huì)劇烈降低并產(chǎn)生嚴(yán)重的熱氧老化反應(yīng)，該階段是熱氧老化的主要階段；

第三階段是瀝青路面鋪筑完成后，路面在溫度變化、紫外線照射等因素的影響下發(fā)生的老化反應(yīng)，也是老化的主要過(guò)程。

瀝青在發(fā)生熱氧老化之后其針入度和延度減小，軟化點(diǎn)增大，使得瀝青變硬變脆，抗溫度裂縫和抗疲勞破壞能力下降。瀝青在熱氧老化的過(guò)程一般表現(xiàn)為四組分之間的轉(zhuǎn)變：芳香分轉(zhuǎn)化為膠質(zhì)，膠質(zhì)轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)，飽和分的變化較小，即按照芳香分-膠質(zhì)-瀝青質(zhì)的順序轉(zhuǎn)化。之所以這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生是因?yàn)闉r青中的芳香分在熱氧老化中較易發(fā)生氧化縮合，繼而產(chǎn)生縮聚、氧化等化學(xué)反應(yīng)。

瀝青分子在熱和氧的作用下生成游離自由基，進(jìn)而與氧分子結(jié)合，生成過(guò)氧化游離自由基，過(guò)氧化游離自由基，又與瀝青分子反應(yīng)，生成氫過(guò)氧化物。隨著自由基反應(yīng)的進(jìn)行，瀝青分子不斷被氧化，同時(shí)生成更多的氫過(guò)氧化物，氫過(guò)氧化物在不斷生成的同時(shí)，也會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，從而形成新的游離自由基。這些新生成的游離自由基又會(huì)引發(fā)瀝青分子發(fā)生進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，由于歧化作用，游離基還可能發(fā)生斷鏈反應(yīng)，同時(shí)氫過(guò)氧化物發(fā)生分解反應(yīng)，瀝青分子中的雙鍵也會(huì)參與氧化反應(yīng)。隨著反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，游離自由基就會(huì)發(fā)生終止反應(yīng)，意味著瀝青的老化過(guò)程減緩或停止。

3. 瀝青的光老化

紫外線波長(zhǎng)為290-400nm，其能量高于瀝青中與苯環(huán)等穩(wěn)定基團(tuán)相連的C-C鍵和C-H鍵鍵能，所以紫外線對(duì)瀝青結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生破壞作用并形成自由基，使得瀝青分子發(fā)生縮合及脫氫等化學(xué)反應(yīng)。影響瀝青光老化的因素有許多，包括：紫外光輻照強(qiáng)度、輻照時(shí)間、瀝青膜厚等，其中紫外光輻照強(qiáng)度是影響光老化速率最為重要的因素，瀝青光老化的速率隨著紫外光輻照強(qiáng)度的增加和輻照時(shí)間的增長(zhǎng)而加快。

3.1 光老化對(duì)瀝青物理性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響

紫外光照射后瀝青的老化和熱氧老化對(duì)瀝青老化性能的影響并不完全相同。對(duì)應(yīng)于瀝青路面低溫開(kāi)裂的延度和勁度模量這兩個(gè)指標(biāo)的研究來(lái)看，瀝青熱氧老化對(duì)瀝青性能的影響是不如光老化的。同時(shí)瀝青在光老化后流變性能也會(huì)發(fā)生變化：粘度增大，感溫性能降低。紫外光老化增大了瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量，降低了相位角，從而使瀝青勁度增大。

3.2 瀝青的光老化機(jī)理

瀝青經(jīng)過(guò)紫外線照射，其中光子的能量引發(fā)瀝青中生成初始自由基。瀝青的紫外光老化屬于自由基鏈鎖反應(yīng)，包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止三個(gè)階段。瀝青分子生成游離自由基的原因是在紫外光的輻射作用下吸收了光子的能量。

（1）瀝青路面老化機(jī)制的研究對(duì)于提高道路長(zhǎng)期服役性和加快道路工程資源的循環(huán)再利用具有非凡意義。

（2）根據(jù)不同老化機(jī)制及誘因，有針對(duì)性地開(kāi)展能夠提高瀝青抗老化及瀝青路面耐久性的添加劑及方法研究。

（3）完善老化測(cè)試及抗老化性能評(píng)價(jià)方法，解決紫外老化評(píng)價(jià)方法缺失，室內(nèi)室外老化模擬差異及全氣候環(huán)境下瀝青老化機(jī)制不清晰等問(wèn)題。

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