光稳定剂对我国高海拔地区沥青路面的性能影响文献综述
2020-04-15 18:05:13
沥青是原油加工过程中产生的副产品,一方面是一种不可再生资源;另一方面沥青的年需量巨大。西藏等高原地区公路沥青路面病害主要表现为易松散,即粗集料外露,细集料散失,在路面形成坑槽。造成这种现象一方面是路面所处环境海拔高、温度低、昼夜温差大、温度变化剧烈;另一方面是西藏高原地区太阳紫外光强烈易造成沥青混合料老化,集料与沥青结合料粘结力下降致使松散。紫外线已成为这些地区影响路面使用寿命的主要原因之一。
紫外光吸收剂可以将紫外光能量吸收转化为热能和低辐射能等能量形式耗散,有效的提高材料的耐候性、防晒和抵抗紫外老化能力。紫外线吸收剂分有机类,无机类和复合类。有机紫外吸收剂被广泛应用是因为其具有种类繁多和可设计性强的特点,但其也有自身的缺陷,如耐热性能低,见光易分解等从而使其应用受限。无机紫外吸收剂一般来源广泛,价格低廉,但其可降低材料的透光率,与高分子材料相容性差,不适用于透明制品从而在应用中受到限制。复合紫外吸收剂则很好的结合了不同紫外吸收剂的优点,使得其对紫外光的吸收和屏蔽更高效从而具有更广阔的发展空间。
层状双羟基复合金属氧氧化物(LDHs)是一类性能优异的紫外阻隔材料。LDHs利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性,将一些功能性客体物质引入层间空隙 并将层板间距撑开从而形成层状化合物。此外,其无机层板可以对紫外线起到物理屏蔽作用,层板对紫外线有一定的吸收。这种化学吸收和物理屏蔽作用,使材料具有了良好的紫外阻隔作用。
国外学者对沥青及沥青混合料的紫外光老化进行了多年的研究,并取得了一系列成果。Yamaguchi等[1]研究发现,沥青紫外老化后饱和烃转化为胶质和沥青质,产生含氧官能团,炭黑可降低沥青材料的紫外老化,进而提高路面的耐久性。谭忆秋等[2]在研究沥青紫外老化机理时发现,紫外老化对沥青的影响不同于热老化,其对流变特性的影响更为明显。郭韦韦等[3]研究高寒地区沥青混合料的光老化时发现,光老化会显著影响基质沥青的性质,而改性沥青则具有较好的抗光老化效果。
谭忆秋、王佳妮等[3-4]利用红外光谱、薄层色谱分析及分子质量分析等手段明确了沥青紫外老化的机理。马莉骍[5]采用马歇尔残留稳定度、残留劈裂强度比以及车辙深度评价其水稳定性,结果发现,随着老化时间的延长,沥青的水稳定性变差;王万平和欧阳天水[6]对比了基质沥青、SBS沥青及SBR改性沥青及橡胶沥青在紫外老化后的性能,得出了橡胶沥青具有较好的紫外老化的能力。叶奋等[7-8]通过试验得出了紫外线老化对沥青性能的影响要远大于PAV热老化。江涛[9]比较了重交通道路沥青、SBR改性沥青及SBS改性沥青的紫外老化后的性能,结果发现SBS改性沥青的低温性能最好。此外,曹伟庭等[10]在沥青中掺入有机蒙脱土、LDHs、炭黑3种紫外线阻隔材料来提升沥青的耐紫外老化性能,延长路面的使用寿命。此外,LIU G和WU S 等[11-12]也作了相关的试验研究。大量的室内试验结果表明,紫外老化会使沥青老化后性能发生变化。LDHs在沥青中的应用也有研究。Moraes等[13-14]运用高效凝胶色谱法研究了矿粉对沥青热氧老化的影响,通过比较不同类型矿粉形成的胶浆老化前后分子量分布的变化和力学性能的变化得知,矿粉可以减轻沥青的热氧老化,改变沥青胶浆老化后分子量分布。韩君等[15,17]选取了两种不同生产工艺LDHs作为改性剂,制备了耐紫外老化沥青,并对耐紫外老化沥青进行了路用性能研究。王金山[16]基于Mie理论对LDHs材料在沥青中对光的吸收和散射特性进行了研究,研究了人工加速老化与自然老化的相关性,提出了模拟路面紫外辐射的人工加速紫外老化技术参数,同时对LDHs耐老化沥青的粘弹特性进行了研究。
本研究尝试在沥青路面中引入光稳定剂,用于提高其耐久性能,并尝试寻找最理想的改性沥青以尝试投入生产及使用。{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容
材料制备:
本设计中首先选取三种沥青:基质沥青、SBS沥青、SBR沥青各两份作为基底,并在三种基底中各自混入0.60%的紫外光吸收剂,同时取另一组基底各自混入3%的LDHs进行混料。
在此基础上将进行复配设计,具体操作是设计使用紫外光吸收剂与LDHs以不同配比同时与沥青基底混合,本设计将选用:
(1)0.60%紫外光吸收剂与3%LDHs同时与三种沥青基底混合。