沥青老化过程中流变和化学性质的联系
2021-06-16赵可成王予红
公路交通科技 2021年5期
赵可成,王予红,杨 震
(1.浙江交工集团股份有限公司, 浙江 杭州 310051;2.香港理工大学, 香港 999077)
0 引言
作为黏合剂,沥青被广泛应用于公路建设尤其是高速公路工程中。无论是天然沥青还是人工炼化得到的石油沥青,均是由几百种至几千种有机物组成的复杂混合物,在这些复杂的组分中,重质油和极性较大的分子容易与大气中的氧气反应,导致沥青的氧化老化[1-2]。在沥青路面的长期使用过程中,老化引起的沥青脆化和沥青混合料耐久性下降是路面破损和开裂等病害产生的主要原因[3-4],而在缓慢氧化过程中,沥青化学性质的变化是沥青硬化的主要驱动力[5]。从微观到细观,沥青的化学变化反映下在如下几点:(1)沥青分子结构(化学基团)的变化[6];(2)沥青分子极性的变化和相应沥青组分的转换[7];(3)沥青平均分子量以及分子量分布的变化。
以上化学参数被常用于联系沥青的化学性质和沥青的流变及工程性质,但是从理论上建立沥青的化学性质和流变性质关联模型相对较困难。目前常见的一类研究方法是利用分子动力学的方法[8-9],首先建立沥青分子结构模型,通过分子模拟的方法,推导特定化学过程中沥青分子的行为和相应物理性质的变化。另一类研究主要通过沥青的胶体模型来联系沥青的化学-流变性质,此类研究更关注于沥青分子的微观形貌和微观化学性质[10-11]。但是由于沥青的复杂化学本质,以上两种研究方法的应用仍然需要基于大量的假设和近似,导致结果的准确性下降。……
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