CN103335893B - 树脂沥青紫外线老化试验方法 - Google Patents
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Abstract
树脂沥青紫外线老化试验方法，它涉及一种树脂沥青老化试验方法，以解决采用氙弧灯或开放式碳弧灯无法对树脂沥青进行老化试验的问题。设备：灯架设置在紫外线老化恒温箱中，四只紫外灯管水平固定在灯架的顶部，四只紫外灯管通过电线并联设置。方法：一：制备试件：a、制备树脂沥青试；b、制备树脂沥青混凝土马歇尔试件；c、制备树脂沥青混凝土小梁试件；二：将老化组全部放入紫外线老化恒温箱中；将室温组放在室内；三：待21天后，将老化组全部取出；四：a、对树脂沥青试件进行红外光谱分析；b、对树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度进行测试；c、对树脂沥青混凝土小梁试件进行弯曲试验。本发明用于树脂沥青老化试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂沥青老化试验方法，具体涉及一种树脂沥青紫外线老化试验方法。
背景技术
目前关于光老化试验方法的相关规范标准主要是以国际标准化组织(ISO)关于塑料材料光照试验方法为基准进行制定的。国内有GBT14522(机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法)、GBT16422(塑料实验室光源暴露试验方法)等，美国有ASTMG154-06(Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure ofNonmetallic Materials)等。其推荐光源有氙弧灯、荧光紫外灯、开放式碳弧灯等，国内还有用高压汞灯等进行紫外老化试验。由于上述规范标准主要针对塑料、涂料等材料，老化周期短，所需试件量相对较少，现在市场上多见的紫外老化箱大都采用氙弧灯、开放式碳弧灯，这种灯发热温度高，紫外辐照度低，且容量有限。由于树脂沥青为A、B两种胶料冷拌而成，在高温条件下会发生老化，如果采用氙弧灯或开放式碳弧灯对树脂沥青进行老化试验，高温会导致树脂沥青内部物理化学性质发生变化，失去试验意义；因此，对于树脂沥青这种材料，由于其特殊的物理化学性质，常规的沥青老化试验方法并不适用。
发明内容
本发明的目的是为解决采用氙弧灯或开放式碳弧灯无法对树脂沥青进行老化试验的问题，提出一种树脂沥青紫外线老化试验方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：制备试件：试件包括三种：
a、制备树脂沥青试件六个：将拌合好的树脂沥青倒入圆形模具成模六个扁圆柱形，六个树脂沥青试件分为老化组和室温组，每组三个试件；
b、制备树脂沥青混凝土马歇尔试件十个：十个树脂沥青混凝土马歇尔试件分为老化组和室温组，每组5个试件；
c、制备树脂沥青混凝土小梁试件十个：十个树脂沥青混凝土小梁试件分为老化组和室温组，每组5个试件；
步骤二：将步骤一中制备的三种试件的老化组全部放入紫外线老化恒温箱1内紫外灯管的下方，每个试件的上表面距紫外灯管中心轴的竖直距离为55mm～65mm，设定老化温度为30℃～40℃，老化时间为20天～30天；将步骤一中制备的三种试件的室温组放在室内无阳光照射条件下养生20天～30天；
步骤三：待20天～30天后，将紫外线老化恒温箱中三种试件的老化组全部取出；
步骤四：a、对老化组和室温组的树脂沥青试件进行红外光谱分析，通过对光谱图进行分析，判断树脂沥青内部分子结构变化，通过对比老化前后分子结构的变化，可知树脂沥青试件的老化情况；
b、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度进行测试，分析紫外老化对树脂沥青混凝土试件强度的影响；
c、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土小梁试件进行弯曲试验，分析紫外老化对树脂沥青混凝土小梁试件低温性能的影响。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明选用发热量很小的紫外灯，通过一定时间的照射，模拟路面在太阳光照射下的紫外线老化实验，紫外灯不会产生高温，因此不会导致树脂沥青内部物理化学性质发生变化；利用本发明的树脂沥青紫外线老化试验设备及其试验方法使得树脂沥青紫外老化试验得以实现，且通过本发明的试验设备及方法所获得的试验精度高、试验结果准确，本发明弥补了树脂沥青紫外老化试验的空白。二、本发明结构简单，操作方便。
附图说明
图1是本发明树脂沥青紫外线老化试验设备的整体结构主视图(图中标记5为试件)；图2是四只紫外灯管4水平设置的结构示意图；图3是本发明树脂沥青紫外线老化试验设备的外部结构立体图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括紫外线老化恒温箱1、灯架2和四只紫外灯管4，紫外线老化恒温箱1的前面为对开的箱门1-2，紫外线老化恒温箱1的顶部设有通风孔1-1，用于灯管电线6与外部电源连接，灯架2设置在紫外线老化恒温箱1中，四只紫外灯管4水平固定在灯架2的顶部，相邻两个紫外灯管4的间距t为65mm～75mm，四只紫外灯管4通过电线并联设置，每只紫外灯管4有其配套的镇流器5和电线6。紫外灯管4采用UVA-340灯管，其紫外波长为290～400nm、功率为40W、紫外辐照度40.62W/m2。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的各紫外灯管4的间距t为70mm。其它连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同的是它还增加有排风扇3，排风扇3安装在紫外线老化恒温箱1的侧壁上。排风扇3用于箱体内外的空气交换，保证箱内温湿平衡。其它连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的：
步骤一：制备试件：试件包括三种：
a、制备树脂沥青试件六个：将拌合好的树脂沥青倒入圆形模具成模六个扁圆柱形，六个树脂沥青试件分为老化组和室温组，每组三个试件；
b、制备树脂沥青混凝土马歇尔试件十个：十个树脂沥青混凝土马歇尔试件分为老化组和室温组，每组5个试件；标准马歇尔试件尺寸为：φ101.6mm×63.5mm；
c、制备树脂沥青混凝土小梁试件十个：十个树脂沥青混凝土小梁试件分为老化组和室温组，每组5个试件；单个树脂沥青混凝土小梁试件的形状为棱柱体，其长250mm±2.0mm、宽30mm±2.0mm、高35mm±2.0mm；
步骤二：将步骤一中制备的三种试件的老化组全部放入紫外线老化恒温箱1内紫外灯管4的下方，每个试件的上表面距紫外灯管4中心轴的竖直距离s为55mm～65mm，设定老化温度为30℃～40℃，老化时间为20天～30天；将步骤一中制备的三种试件的室温组放在室内无阳光照射条件下养生20天～30天；最佳的老化时间为21天；
步骤三：待20天～30天后，将紫外线老化恒温箱1中三种试件的老化组全部取出；
步骤四：a、对老化组和室温组的树脂沥青试件进行红外光谱分析，通过对光谱图进行分析，判断树脂沥青内部分子结构变化，通过对比老化前后分子结构的变化，可知树脂沥青试件的老化情况。
b、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度进行测试，分析紫外老化对树脂沥青混凝土试件强度的影响；
c、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土小梁试件进行弯曲试验，分析紫外老化对树脂沥青混凝土小梁试件低温性能的影响；
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是步骤二中每个试件的上表面距紫外灯管4中心轴的竖直距离s为60mm。这样设计可以保证辐照强度均匀。其它步骤与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式是步骤二中老化组的老化温度为35℃。其它步骤与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：本实施方式是步骤二中老化组的三种试件的老化时间与室温组的三种试件的养生时间相同。养生时间相同保证试验对比的可信性，排除时间因素的影响。其它步骤与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：本实施方式是步骤四中的步骤a，红外光谱分析方法：分别将老化组和室温组的树脂沥青试件在不同深度切片，切片深度由上至下依次为表面层、1mm处水平切片、2mm处水平切片、3mm处水平切片，将切片样品溶解在甲苯中，使用红外光谱分析仪，采用红外光谱分析仪对切片样品进行分析；
评价方法：通过对吸收峰位置、吸收峰强度、透射率的分析，能比较准确地判断沥青的老化程度，沥青的老化过程使得沥青的化学组成发生变化，即芳香烃、饱和烃、胶质的含量相对减少，而沥青质的含量相对增多；分析老化组和室温组不同深度切片样品的红外光谱，比较芳香烃、饱和烃、胶质的含量，可以得到树脂沥青不同深度的老化程度。结果表明紫外线对树脂沥青表层影响较大，表面层老化严重，2mm以下几乎不受紫外线影响。红外光谱分析仪为现有技术。其它步骤与具体实施方式八相同。
具体实施方式九：本实施方式是步骤四中的步骤b，树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度测试：将老化组的马歇尔试件和室温组的马歇尔试件置于60℃恒温水槽中保温30～40min，将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度，将马歇尔试件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上，启动加载设备使马歇尔试件承受荷载，加速速度为50mm/min，计算机自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存入计算机，试件承受的最大荷载称作稳定度，老化组的稳定度应比室温组的稳定度小；评价方法：老化百分数＝老化组稳定度/室温组稳定度，比值应该小于1，值越小说明老化越严重，对强度影响越大。其它步骤与具体实施方式八相同。
具体实施方式九：本实施方式是步骤四中的步骤c，树脂沥青混凝土小梁试件的弯曲试验：将老化组和室温组的树脂沥青混凝土小梁试件放入15℃的恒温水槽中保温，时间不少于45min；将试验机梁式试件支座准确安放好，测定支点间距为200mm±0.5mm，使上压头与下压头保持平行，并两侧等距离，然后将其位置固定；将恒温水槽中试件取出，立即对称安放在支座上，试件上下方向应与试件成型时方向一致，调试好荷载传感器、计算机设置后，开动压力机以50mm/min速率在跨径中央施以集中荷载，直至试件破坏，记录荷载—跨中挠度曲线；
评价方法：当记录的荷载-变形曲线在小变形区有一定的直线段时，以此范围内各测点的σ、ε数据计算的的平均值作为劲度模量。σ为各测点的抗弯拉强度，ε为各测点弯拉应变。
老化比值＝老化组劲度模量/室温组劲度模量。由于紫外老化后试件变脆，劲度模量变大，所以老化比值应大于1，越大说明老化越严重，对试件弯曲性能影响越大。试验机梁式试件支座为现有技术。
Claims (7)
1.一种树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：制备试件：试件包括三种：
a、制备树脂沥青试件六个：将拌合好的树脂沥青倒入圆形模具成模六个扁圆柱形，六个树脂沥青试件分为老化组和室温组，每组三个试件；
b、制备树脂沥青混凝土马歇尔试件十个：十个树脂沥青混凝土马歇尔试件分为老化组和室温组，每组5个试件；
c、制备树脂沥青混凝土小梁试件十个：十个树脂沥青混凝土小梁试件分为老化组和室温组，每组5个试件；
步骤二：将步骤一中制备的三种试件的老化组全部放入紫外线老化恒温箱(1)内紫外灯管(4)的下方，每个试件的上表面距紫外灯管(4)中心轴的竖直距离(s)为55mm～65mm，设定老化温度为30℃～40℃，老化时间为20天～30天；将步骤一中制备的三种试件的室温组放在室内无阳光照射条件下养生20天～30天；
步骤三：待20天～30天后，将紫外线老化恒温箱(1)中三种试件的老化组全部取出；
步骤四：a、对老化组和室温组的树脂沥青试件进行红外光谱分析，通过对光谱图进行分析，判断树脂沥青内部分子结构变化，通过对比老化前后分子结构的变化，可知树脂沥青试件的老化情况；
b、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度进行测试，分析紫外老化对树脂沥青混凝土试件强度的影响；
c、对老化组和室温组的树脂沥青混凝土小梁试件进行弯曲试验，分析紫外老化对树脂沥青混凝土小梁试件低温性能的影响。
2.根据权利要求1所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤二中每个试件的上表面距紫外灯管(4)中心轴的竖直距离(s)为60mm。
3.根据权利要求1所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤二中老化组的老化温度为35℃。
4.根据权利要求1所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤二中老化组的三种试件的老化时间与室温组的三种试件的养生时间相同。
5.根据权利要求1所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤四中的步骤a，红外光谱分析方法：分别将老化组和室温组的树脂沥青试件在不同深度切片，切片深度由上至下依次为表面层、1mm处水平切片、2mm处水平切片、3mm处水平切片，将切片样品溶解在甲苯中，使用红外光谱分析仪，采用红外光谱分析仪对切片样品进行分析；评价方法：通过对吸收峰位置、吸收峰强度、透射率的分析，能比较准确地判断沥青的老化程度，沥青的老化过程使得沥青的化学组成发生变化，即芳香烃、饱和烃、胶质的含量相对减少，而沥青质的含量相对增多；分析老化组和室温组不同深度切片样品的红外光谱，比较芳香烃、饱和烃、胶质的含量，可以得到树脂沥青不同深度的老化程度。
6.根据权利要求5所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤四中的步骤b，树脂沥青混凝土马歇尔试件的稳定度测试：将老化组的马歇尔试件和室温组的马歇尔试件置于60℃恒温水槽中保温30～40min，将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度，将马歇尔试件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上，启动加载设备使马歇尔试件承受荷载，加速速度为50mm/min，计算机自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存入计算机。
7.根据权利要求6所述树脂沥青紫外线老化试验方法，其特征在于：步骤四中的步骤c，树脂沥青混凝土小梁试件的弯曲试验：将老化组和室温组的树脂沥青混凝土小梁试件放入15℃的恒温水槽中保温，时间不少于45min；将试验机梁式试件支座准确安放好，测定支点间距为200mm±0.5mm，使上压头与下压头保持平行，并两侧等距离，然后将其位置固定；将恒温水槽中试件取出，立即对称安放在支座上，试件上下方向应与试件成型时方向一致，调试好荷载传感器、计算机设置后，开动压力机以50mm/min速率在跨径中央施以集中荷载，直至试件破坏，记录荷载—跨中挠度曲线；
评价方法：当记录的荷载-变形曲线在小变形区有一定的直线段时，以此范围内各测点的σ、ε数据计算的的平均值作为劲度模量，σ为各测点的抗弯拉强度，ε为各测点弯拉应变。
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