摘 要

路面材料与公路的使用寿命密切相关，而沥青广泛用于我国的公路建设，沥青的老化会对路面使用性能和耐久性产生重要影响，故对沥青的研究意义重大。在使用过程中，沥青路面因长期暴露于自然环境中,受到辐射、氧化等因素的作用，沥青公路出现老化在所难免，从而产生车辙、开裂、泛油、坑槽等问题，影响道路的正常使用。其中，紫外光辐射就是诱发沥青老化的自然因素之一，尤其在紫外光辐射极强的西部地区。

本研究针对沥青的紫外老化行为进行研究。采用沥青紫外老化加速烘箱，对沥青的紫外老化加速时间、紫外辐射强度进行控制。利用动态剪切流变仪等方法，对沥青的流变性能，沥青的紫外老化影响因素进行系统研究。研究结果表明，紫外光辐射使沥青的性能发生改变：紫外老化使沥青的复合剪切模量G*增大，相位角δ减小，沥青的粘度降低。根据对沥青老化后的不同深度的沥青流变性能的测试，可以得到沥青的老化程度随深度递减，表层老化程度最强。另外同种沥青紫外老化时间增加，表层的老化程度增加，老化深度也越深。

关键词：沥青；紫外老化；紫外光辐射；流变性能；紫外老化影响因素

Abstract

Pavement materials have a close connection with the lifetime of road. Asphalt is commonly used in the construction of road. Its ageing affects the usability and durabilityof road seriously, so studying asphalt has great significance. Due to the effects ofradiation, oxygenization and so on, because of long-term exposure to natural circumstances during use, ageing can hardly be avoided. Therefore, here comes lots of problems that have impact on usability such as track, craze bleeding, potholes and so on. Among them, ultraviolet radiation is one of nature factors that induce asphalt ageing, especially in the west areas where UV radiations have.

In this paper, ultraviolet aging of asphalt was studied .In view of these, this paper selected asphalt UV accelerated aging oven to control the asphalt UV accelerated aging time and the intensity of ultraviolet radiation. Dynamic Shear Rheometer(DSR) were used to investigate the dominant effect factors in the rheological properties of asphalt and asphalt ultraviolet aging systematically.The results showed that the physical and rheological properties of asphalt are significantly influenced by the UV radiation: the Complex Modulus G* of asphalt is increased, whereas the Phase Angleδ and viscosity are decreased with the ultraviolet aging of asphalt. According to the test of the rheological properties of the different depth of the asphalt after aging, we can get the law that the degree of aging of asphalt decrease with the depth of the asphalt aging, and the surface of the UV aging degree was aged strongest. In addition, with the increasing ultraviolet aging time of the same asphalt, the aging degree of the surface of asphalt increases and the ageing depth is deeper.

Key Words：asphalt; ultraviolet aging; ultraviolet radiation; rheological properties; UV aging factors

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 沥青的紫外老化概述 1

1.2.1 沥青的紫外老化机理 2

1.2.2 沥青的紫外老化对流变性能的影响 3

1.3 沥青的紫外老化研究进展 3

第2章 沥青紫外老化模拟实验 5

2.1 紫外光辐射 5

2.1.1 紫外光辐射情况 5

2.1.2 沥青紫外老化机理 5

2.2 原材料及仪器设备 6

2.2.1 原材料 6

2.2.2 仪器设备 7

2.2.2.1 模拟老化实验设备 7

2.2.2.2 主要测试设备 7

2.3 沥青紫外老化实验 8

2.3.1 试样制备 8

2.3.2 性能测试 10

第3章 沥青紫外老化结果讨论 12

3.1 沥青原样的流变性能 12

3.1.1 沥青原样的温度扫描 12

3.1.2 沥青原样的频率扫描 14

3.2 沥青紫外老化对流变性能的影响 16

3.2.1 沥青老化样的温度扫描 16

3.2.2 沥青老化样的频率扫描 19

第4章 结论 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

沥青是石油中的重要组成部分，是一种由分子量不同的碳氢化合物及其相关非金属衍生物组成的黑色或暗色粘稠状混合物。由于石油沥青所拥有的良好的粘结性、防水性、绝缘性、抗多种化学药品侵蚀性等良好的性能且价廉易得，故而沥青的用途极为广泛，许多工程通常将它用于路面的铺筑、防潮、防水及防腐等各个方面，其中最重要的方面是作为路面材料的使用。相较于普通的砂石路面，沥青路面具有路用性能较高、造价低廉、易于维护等特点，能使行车更加平稳、舒适，有利于提高行车车速，降低使用油耗和运输成本。因此，随着我国高速公路网的规划实施，我国基础交通设施的不断发展和完善，将沥青材料用于高速公路路面的情况越来越多，沥青公路的建设发展迅速。据悉，我国今年将新增高速公路4500公里左右；新改建国省干线1.6万公里左右；力争新建改建农村公路18万公里。由此可见，沥青路面因其优秀的路用性能及舒适的行车性能，今后仍将广泛应用于我国的公路建设，尤其是在我国的高速公路的建设之中。

然而，沥青路面在使用过程中不可避免的会出现老化现象。这些老化主要表现在沥青面层的高温车辙及变形、温缩裂缝的产生、唧浆、沉陷、坑槽等^[1],并且这些破损现象会在极大缩短沥青路面的使用寿命，增大沥青路面的翻修维护频率，增加维修和养护成本。