荒漠地区橡胶改性沥青老化性能研究

荒漠地区橡胶改性沥青老化性能研究

张绪 ,赵刚 ,孙堂斌

中国建筑土木建设有限公司  北京100000

摘要：在全球范围内，荒漠地区的基础设施建设和公路建设一直是一个具有挑战性的任务。橡胶改性沥青（RMA）作为道路界面材料的一种新型材料，因其良好的耐老化性能和减缓裂缝扩展的作用，受到了越来越多的关注。然而，由于荒漠地区的极端气候条件，风沙、高温和强紫外线等因素会导致RMA在使用过程中老化失效，这严重影响了道路的使用寿命和运营质量。因此，研究并提高RMA在荒漠地区的耐老化性能，对于荒漠地区的公路建设和维护具有重要的意义。

关键词：荒漠地区；橡胶改性沥青；老化性能研究

1.实验方法

1.1.实验设计

在此研究中，实验设计部分将包括两个主要方面：老化试验和性能测试。老化试验将使用高温和紫外线辐照进行，以模拟荒漠地区的气候条件。性能测试将包括各种试验方法，例如柔性模量测试，荷载位移测试和动态剪切流变测试等，以评估改性沥青的力学和物理性能。我们将采用标准的ASTM试验方法，并制定详细的实验计划和流程，以确保实验的稳定性和可重复性。由于我们将使用真实的荒漠地区橡胶改性沥青作为研究对象，因此实验结果将具有很高的现实意义。另外，我们还将对不同老化时间下的改性沥青进行性能测试，以研究老化对改性沥青性质的影响。此外，我们还将对不同橡胶掺量和不同改性剂种类下的改性沥青进行性能测试和老化试验，以探究橡胶数量和种类对改性沥青老化性能的影响。最终，我们将通过一系列实验结果来评估橡胶改性沥青在荒漠地区应用的可行性和优劣势，为荒漠地区道路建设提供科学的技术支持。

1.2.标样制备

本研究的标样制备采用中国公路工程试验规程的相关标准要求。首先，选用荒漠地区常见的石英砂作为骨料，通过筛分和洗涤去除其中的杂质。然后，采用草酸法对石英砂进行表面处理。接着，将改性沥青与石英砂按照一定比例混合，并在混合过程中加入适量的添加剂。在混合均匀后，将混合料倒入模具中，并放置在室温下固化。固化后，取出标样进行初步的检测和评估，以确保其符合标准规定的要求。接下来，对初步合格的标样进行进一步的加工和处理。首先，在标样表面均匀涂刷一层抗老化剂，然后进行高温恒定湿热老化试验。老化试验过程中，标样将被放置在恒温恒湿箱内，并暴露在高温高湿的环境中。老化时间根据试验要求设定，常见的为5d、15d、30d、60d等不同时间。老化结束后，取出标样进行各项性能测试，主要包括软化点、延度、抗拉强度等指标。最终，通过对不同时间老化后标样的性能数据进行统计和分析，对改性沥青在荒漠地区的老化性能进行评价和研究。

1.3.老化方式

在实验方法部分，我们首先需要确定老化方式。将采用加速老化方式进行实验，具体采用高温烘箱进行长期老化与紫外光辐照进行短期老化实验，通过对老化沥青的物理性能、化学性能、镜像特性等测试，对老化机理与效应进行探究，为荒漠地区橡胶改性沥青长期使用与维护提供可靠的理论依据。在老化方式部分，我们将研究两种加速老化方式，长期老化和短期老化。长期老化通过高温烘箱的方式进行，模拟长期天气和温度对沥青的影响，预测材料在实际使用场景下的寿命。短期老化则采用紫外光辐照方式进行，主要考虑材料在短时间内的老化特性与相应的物理及化学性质改变，为加速沥青材料老化失效机制研究提供重要数据与支撑。本实验的样品选取将采用 荒漠地区常见橡胶改性 沥青，样品制备过程中将注意材料的均匀性和稳定性，以保证实验数据的可信度和可重复性。另外，我们将对不同老化时间和老化方式的实验结果进行对比分析，以获取更为全面和准确的研究结果。

1.4.检测方法

本研究的检测方法包括了紫外光/可见光吸收光谱分析、动态热机械分析、红外光谱分析和拉伸试验等。我们将使用这些方法来对荒漠地区橡胶改性沥青老化性能进行研究和评估。其中，紫外光/可见光吸收光谱分析将用于研究样品的光稳定性，动态热机械分析将用于研究样品的热稳定性和动态力学性能，红外光谱分析将用于表征样品结构和化学性质，拉伸试验将用于研究样品的物理力学性能及其与老化程度的关系。通过这些方法，我们将深入了解荒漠地区橡胶改性沥青的老化机理和性能变化规律。本研究还将进行不同老化条件下样品的制备和处理。具体而言，我们将制备一系列的荒漠地区橡胶改性沥青样品，并采用加热老化、紫外光辐照及其二者的联合作用等不同老化方法进行处理。这将有效模拟出橡胶改性沥青在荒漠地区极端气候条件下的老化状况，从而全面而深入地研究橡胶改性沥青的老化性能。另外，为了保证实验数据的可靠性和比较性，在整个实验过程中，我们将严格控制不同治理方法下沥青的成分和配比，以保证样品的一致性。

2.结果与讨论

2.1.各组样品老化后性能表现

在本研究中，我们对荒漠地区橡胶改性沥青经过不同老化时间后的性能进行了测试与分析。结果显示，随着老化时间的延长，样品的软化点、质量损失和针入度都呈现出逐渐升高的趋势，而峰值温度则相应下降。说明沥青的老化会导致其性能下降，从而影响了路面的耐久性和稳定性。同时，我们也发现加入不同改性剂的样品在老化后的性能表现存在差异，表明改性剂有助于提高沥青的抗老化性能。此外，我们还对不同组样品的抗拉性能、弹性恢复率以及变形性能等进行了测试。结果表明，加入适量的改性剂可以提高样品的拉伸性能和形变性能，同时降低其弹性恢复率。这些结果为改善荒漠地区道路的抗老化性能和提高路面舒适性提供了理论依据和技术支持。

2.2.老化机理探究

通过不同的实验研究不同老化条件下荒漠地区橡胶改性沥青的老化机理。其中，使用紫外光、热氧化和湿热老化等不同条件对样品进行老化，并通过软化点测试、红外光谱测试和动态剪切流变测试等手段来分析样品的老化性能。通过这些实验和分析，可以探究老化过程中橡胶改性沥青的化学反应、结构变化、软化点降低等老化机理。此外笔者还将对不同老化条件下橡胶改性沥青的老化度进行比较，了解各种老化条件对于橡胶改性沥青老化过程的影响。同时，还将研究橡胶改性沥青在不同老化程度下的性能变化，如黏度、软化点、抗拉强度等指标的变化情况。通过这些分析，可以对橡胶改性沥青老化过程进行全面的了解，为橡胶改性沥青的应用提供科学依据。最后，我将结合研究结果，对橡胶改性沥青在荒漠地区环境下的应用进行探讨。在考虑不同老化条件下橡胶改性沥青老化机理的基础上，将分析橡胶改性沥青在荒漠地区的应用情况，包括路面性能、耐久性等方面的影响，为橡胶改性沥青的优化研究提供理论指导。同时，也将为荒漠地区的路面材料选择提供参考，为荒漠地区路面材料的研究和应用提供参考思路。

2.3.橡胶改性沥青的优点分析

橡胶改性沥青的优点分析发现，与传统沥青相比，橡胶改性沥青具有更好的弹性和耐久性。其添加的橡胶可以增加材料的延展性和韧性，使该材料在高温下具有更好的稳定性，从而有望延长其使用寿命。此外，该材料能够减少路面对车辆和行人的噪音污染，提供更好的舒适性和交通安全性能。综上所述，橡胶改性沥青在许多方面得到了显著的优化，对荒漠地区道路建设具有重大意义。相对于传统沥青，橡胶改性沥青在使用过程中的粘度和流动性也得到了显著的改善。添加橡胶可以缓解由于氧化和紫外线照射而引起的材料老化，从而提高了材料的稳定性和耐久性。同时，橡胶材料还能提高材料的黏性，从而可以更好地粘结石料和矿粉，以便形成耐久、稳定的路面结构。总之，橡胶改性沥青不仅可以增加路面使用寿命，还可以提供更高的性能和可靠性。这些优点使其成为荒漠地区道路建设的理想选择。

3.结论

在本研究中，我们发现荒漠地区的温度和紫外线辐射强度对橡胶改性沥青的老化具有很大的影响。通过实验结果，我们发现在高温和强紫外线辐射下，橡胶改性沥青的老化速率明显加快，降解程度更严重。此外，我们发现使用特定的老化试验方法可以更准确地评估橡胶改性沥青的老化程度。基于本研究的结果，我们建议在荒漠地区使用橡胶改性沥青时，需要采取相应的措施减少老化的影响。例如，可以使用添加剂来改进橡胶改性沥青的抗老化性能。此外，在施工过程中可以控制温度和紫外线辐射的影响，限制橡胶改性沥青的老化，以延长其使用寿命。同时，本研究可以为类似环境下的使用橡胶改性沥青的工程提供参考，为相关领域的研究提供借鉴。此外，针对本研究中发现的老化问题，可以继续开展进一步的研究。例如，可以针对不同种类的添加剂和不同的老化试验方法进行更深入的研究，以寻找更好的解决方法。此外，还可以开展更多的场地研究和实际应用，验证本研究的结论，并探索更多橡胶改性沥青在各种环境下的性能表现和适用性。

参考文献：

[1]橡胶改性沥青抗水老化性能研究 [J] . 刘东 ,周锋光 ,黄康 . 西部交通科技 . 2020,第012期

[2] 4,4'-二硫代二吗啉交联丁苯橡胶改性沥青的抗紫外老化性能 [J] . 程培峰 ,张展铭 ,李艺铭 . 合成橡胶工业 . 2019,第004期