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基于原子力显微镜技术对全气候老化沥青的老化非线性预测

2021-05-07许志杨沈菊男石鹏程宋旭艳李新生

材料科学与工程学报 2021年2期

许志杨,沈菊男,刘 燕,石鹏程,宋旭艳,李新生

(苏州科技大学道路工程研究中心,江苏苏州 215000)

1 前 言

沥青实际使用中,受温度、空气、阳光、雨水等环境影响,老化后沥青的粘度、硬度和脆性均会增加,沥青路面性能下降[1-3],对沥青混合料路面的耐久和使用时间影响很大[4]。

目前,对于老化引起的沥青性能衰减规律的认识,往往都是对老化的定性描述,欠缺对老化过程进行量化。因此,通过建立沥青老化和老化速率的非线性微分方程,可以科学地预测沥青的使用寿命,从而增加和延长沥青路面寿命。郑南翔等[5]采用90#沥青紫外线老化试验建立了预测沥青针入度、粘度和延度衰减规律的非线性方程,并量化了沥青的老化速度和最终老化程度。栗培龙等[6]将沥青进行旋转薄膜烘箱(RTFO)老化和60 ℃烘箱老化试验,建立了沥青粘度与老化时间的非线性微分模型,并讨论了沥青的老化速率和极限老化状态。康宏伟等[7]测定SBS改性沥青在不同RTFOT老化时间下的针入度、5 ℃延度、软化点、135 ℃粘度指标,建立其与老化时间之间的非线性老化方程,该方程可以计算任意时刻各指标的老化量及老化速率。

然而,国内沥青老化预测模型都是建立在单气候影响因素条件下。实际使用中沥青路面除受热、氧的作用外,还受到日光(尤其是紫外线)、水等其他因素影响。如研究[8-13]发现日光、水等因素对沥青长期老化有着不同于热、氧的显著影响。并且,针对沥青老化性能的研究主要集中在单独的沥青胶结料老化,没有考虑沥青膜厚度、孔隙率和矿料等混合料特性的影响,这与实际沥青路面中沥青老化形式存在较大差异,将明显影响试验结果的可靠性[14]。……

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