瀝青路面的老化機制及誘因

咱們和貴州瀝青路面施工小編一起來了解一下：

1. 概述

瀝青路面長期暴露在外在環(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)到使用過程中與空氣長時間接觸，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)境影響而導致內(nèi)部結(jié)構(gòu)、化學性質(zhì)發(fā)生的不可逆轉(zhuǎn)的變化叫作老化。為研究各個因素作用下對瀝青老化的影響，在不同瀝青老化分類下從物理性質(zhì)、化學組成結(jié)構(gòu)及老化機理方面進行討論。

2. 瀝青的熱氧老化

瀝青熱氧老化主要分為三個階段：

第一階段是生產(chǎn)后的運輸和儲存環(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、碾壓過程，該過程中拌合瀝青溫度將達170°C左右，性能指標會劇烈降低并產(chǎn)生嚴重的熱氧老化反應，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，也是老化的主要過程。

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。之所以這個轉(zhuǎn)化過程發(fā)生是因為瀝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、氧化等化學反應。

瀝青分子在熱和氧的作用下生成游離自由基，進而與氧分子結(jié)合，生成過氧化游離自由基，過氧化游離自由基，又與瀝青分子反應，生成氫過氧化物。隨著自由基反應的進行，瀝青分子不斷被氧化，同時生成更多的氫過氧化物，氫過氧化物在不斷生成的同時，也會發(fā)生歧化反應，從而形成新的游離自由基。這些新生成的游離自由基又會引發(fā)瀝青分子發(fā)生進一步的化學反應，由于歧化作用，游離基還可能發(fā)生斷鏈反應，同時氫過氧化物發(fā)生分解反應，瀝青分子中的雙鍵也會參與氧化反應。隨著反應進行到一定程度，游離自由基就會發(fā)生終止反應，意味著瀝青的老化過程減緩或停止。

3. 瀝青的光老化

紫外線波長為290-400nm，其能量高于瀝青中與苯環(huán)等穩(wěn)定基團相連的C-C鍵和C-H鍵鍵能，所以紫外線對瀝青結(jié)構(gòu)將會產(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反應。影響瀝青光老化的因素有許多，包括：紫外光輻照強度、輻照時間、瀝青膜厚等，其中紫外光輻照強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度的增加和輻照時間的增長而加快。

3.1 光老化對瀝青物理性能、化學結(jié)構(gòu)的影響

紫外光照射后瀝青的老化和熱氧老化對瀝青老化性能的影響并不完全相同。對應于瀝青路面低溫開裂的延度和勁度模量這兩個指標的研究來看，瀝青熱氧老化對瀝青性能的影響是不如光老化的。同時瀝青在光老化后流變性能也會發(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 瀝青的光老化機理

瀝青經(jīng)過紫外線照射，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，包括鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個階段。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）瀝青路面老化機制的研究對于提高道路長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)不同老化機制及誘因，有針對性地開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）完善老化測試及抗老化性能評價方法，解決紫外老化評價方法缺失，室內(nèi)室外老化模擬差異及全氣候環(huán)境下瀝青老化機制不清晰等問題。

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