大氣氣候耦合環(huán)境艙對瀝青的試驗研究

瀝青老化的結果使瀝青混合料的物理力學性能逐年降低, 最后導致瀝青路面的使用質量明顯下降, 影響行車。 因此, 研究瀝青老化發(fā)生的規(guī)律對提高瀝青混合料和瀝青路面性能具有重要意義。下面，我們使用大氣氣候耦合環(huán)境艙，對瀝青老化進行試驗研究。

試驗設備：環(huán)儀儀器 大氣氣候耦合環(huán)境艙

試驗原理：根據 ASTM 美國材料試驗協會標準設計，大氣氣候耦合環(huán)境艙可調節(jié)熱、 氧、 紫外光和水的強度，模擬瀝青路面使用過程中全氣候自然條件的影響程度。

試驗內容：瀝青混合料在全氣候老化箱中分別進行0、1000、2000 和3000 h的加速老化試驗。老化試驗后，進行原子力顯微鏡(AFM)試驗及動態(tài)剪切流變(DSR)試驗。

試驗過程：

①一個循環(huán)周期為1 h: 開啟紫外燈， 模擬白天的紫外光照老化，51 min 后關閉紫外燈，同時噴頭開始灑水，時長9 min，模擬夜晚的水老化;

② 控制儀器的工作溫度為60 ℃，降水量為25 mm/h;

③采用 UV-B 紫外燈老化，根據 ASTM D4798/D4798M-2011 規(guī)程中紫外線參數要求，布置6個300 W 紫外燈，距離試件表面為60 cm，測得試件表面平均紫外光輻照度約為360 W/m2。

④瀝青混合料在大氣氣候耦合環(huán)境艙內完成不同時間老化后, 以阿布森法分別對瀝青混合料進行抽提蒸餾試驗, 分離出老化瀝青。

⑤AFM 試驗采用 DimensionIcon 型 AFM測定老化前后SBS 改性瀝青的微觀形貌、粘附力和模量，采用輕敲模式。DSR 試驗采用 Bohlin CVO 100D 型旋轉流變儀，為應力控制模式,測試的頻率約為10 rad/s。

試驗結果分析：

(1) 隨著老化程度的加深，氣候老化后提取的SBS 改性瀝青微觀形貌粗糙度變小, 而微觀粘附力及模量粗糙度增大， 三者之間有著良好的線性關系;

(2) 老化程度的加深, 其車轍因子增大, 但隨試驗溫度的上升, 車轍因子減小。老化程度和試驗溫度對車轍因子的大小及其變化率都有影響;

(3) 全氣候老化后提取的瀝青微觀形貌和粘附力粗糙度微觀特性分別與宏觀流變性有較好的線性關系, 而微觀模量特性與宏觀流變性更接近于冪指數關系, 其相關性程度取決于試驗溫度。

如有大氣氣候耦合環(huán)境艙的試驗疑問，可以咨詢環(huán)儀儀器相關技術人員。