原创《几种还原剂对沥青路面老化的还原作用》
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曹勇俊1 陈小平2
1茂名技师学院 广东茂名 525000；2广东石油化工学院 广东茂名 525000
摘 要：本文通过实验室模拟- o#沥青老化现象,发现沥青在老化过程中软化点增大,针入度减小,延度减小,随着时间的增长,沥青性能下降的幅度减小；老化对沥青四组分中饱和分的影响很小,可以忽略；老化对芳香分影响最大,随着老化时间的增长,芳香分的总量在减少,胶质和沥青质的总量在增加.
关键词：沥青养护剂；软化点；针入度；还原剂
中图分类号：U416.217文献标识码：A
0前言
随着我国改革开放经济的快速增长,公路基础设施的发展也取得了举世瞩目的成就.截止2016年底,全国公路总里程达469.63万公里,其中沥青混凝土路面64.19万公里,沥青路面占铺装公路总里程的比重为28%,因此沥青混凝土路面至今仍是我国公路的主要路面组成结构部分.20世纪90年代以后建成的高速公路,如今大都已陆续进入大、中维修期.一般沥青的设计寿命为15至20年,每年大约有12%的沥青路面需要修葺,随着高速公路里程的不断增长,这个数字正以每年15%的速度快速增长.研究表明,在沥青公路出现早期轻微病害时候,对其进行预防性的养护,可以使沥青路面状况恢复到较好的水平.在沥青路面使用寿命期限内,对沥青路面实施3到4次的预养护,可以使沥青路面的寿命延长10到15年,并节约45%到50%的养护投资.因此开展沥青养护再生技术的研究、推广对环境保护、延长公路使用寿命、降低公路维修成本有重大意义.
本实验主要通过实验室模拟沥青老化现象找出沥青在老化过程中软化点、延度和针入度的变化规律,探讨各种还原剂对老化的沥青材料进行还原能力的影响,为课题下一步开发沥青养护剂提供技术支持.
1实验部分
1.1原材料及仪器
70#沥青,茂名石化公司；季戊四醇,分析纯,湖北巨胜科技有限公司；苯二酚,分析纯,天津市广成化学试剂有限公司；抗坏血酸,分析纯,广东光华科技有限公司；硅醇钠,ND-110,新余市楠德新材料有限公司.
1.2实验步骤
(1)将70#沥青熔化,通过不同的测试时间,测试各种沥青性能,找出最佳养护时间.
(2)取出老化后的沥青倒入铁质容器里面,贴好标签,进行下一步实验.
(3)把铁质容器放到电炉上加热,使沥青熔化,加入添加剂,搅拌均匀,检测性能.
(4)针入度、延度、软化点的测试.
2结果与讨论
2.1沥青的老化规律
本试验研究中是通过70#沥青在沥青薄膜烘箱中老化,找出其延度、软化点和针入度的变化规律见图1.
从表1可以看出,未被老化的70#沥青,延度高,延伸性能良好,不易拉断；软化点高,沥青耐热性能好爱热后不会迅速软化在高温下有较高的黏滞性.将未被老化的70#沥青放入沥青薄膜烘箱老化之后,沥青延伸性变差,延度呈下降趋势,但随着时间的增长,下降的幅度变小.沥青在老化之后,软化点降低,沥青变脆,黏滞性降低,耐热性变差；随着时间的增长,软化点开始慢慢上升；随着老化时间的增长,沥青流动性变差,软化点升高,沥青的硬度增加,针入度减小.
当老化时间大于1小时之后,延度的变化较小；而针入度不断降低,下降的幅度也较大.在3小时到4小时之间,下降的趋势较为平缓,所以4小时可以看作是沥青的轻微病害过程,作为沥青养护的最佳时间点,作为后期的养护还原实验中确定的一个老化时间.
2.2不同种类还原剂对老化沥青的还原作用
从老化实验中可以发现,由于沥青中的活性基团遇空气中氧气氧化成羰基、羧基等其他基团导致沥青质增多,芳香分减少,最终导致胶体分子结构发生变化,从而影响软化点、延度和针入度等性质的下降,缩短沥青路面的使用寿命.沥青老化过程的实质就是一个氧化过程.因此沥青养护剂的开发的主要方向是通过挑选合适的还原剂对老化的沥青中的氧化组分进行还原达到沥青质组分减小,向芳香分转变,达到沥青再生的目的.
相对于目前市面可见的道路沥青养护剂而言,所添加油性组分大多起到调和作用,主要用于对老化沥青损失组分加以补充,使之基本达到甚至超过原沥青中该组分的含量,达到恢复沥青使用性能的目的,并没有真正意义上做到老化沥青的还原.本实验从老化沥青组分还原的角度进行探究,寻找真正能够发挥还原作用的还原剂,这样才能从根本上发挥道路养护的作用,实现经济节约、环境保护、劳动力合理利用的综合效率.
实验所选用的还原剂有季戊四醇、对苯二酚、抗坏血酸、实验室自备抗氧剂.所添加的还原剂比例均为0.5%,根据每个样的量进行添加,进行指标检测之后得到表1中所示数据.
根据表2中数据可以看出,所选几种还原剂对70#道路沥青老化都有一定的还原作用.所选四种的软化点均为65´C左右,较空白下降7%;针入度改善效果最好的是添加抗坏血酸的实验组,为61.2(O.lmm),较空白增加57.7%,可达到未老化沥青的水平；延度整体变化不明显,其中季戊四醇和对苯二酚较空白呈现负作用,抗坏血酸较空白增加8.5%.经过软化点、针入度、延度等三大指标综合对比,发现抗坏血酸（维C）对沥青老化的还原作用最为明显.
3小结
(1沥青在老化过程中软化点增大针入度减小,延度减小,随着时间的增长,性能下降的幅度减小；在老化的过程中,沥青中的芳香分向胶质和沥青质转变,饱和分基本不变.
(2)在不同种类还原剂对老化沥青的还原作用实验中,几种还原剂对70#道路沥青老化都有一定的还原作用.还原剂能通过还原性改善沥青的抗老化性能,其中抗坏血酸的效果最好.
沥青路面论文参考资料：
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