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用便攜式漫反射光譜儀檢測(cè)瀝青路面的老化情況
2015-01-28
瀝青路面建成之后，由于交通與瀝青成分氧化官能團(tuán)化的緣故，瀝青路面的質(zhì)量會(huì)開(kāi)始退化。一般來(lái)說(shuō)，瀝青路面的氧老化和揮發(fā)物衰減是瀝青脆化的主要原因，從而縮短瀝青路面使用壽命。因此，評(píng)價(jià)和控制瀝青路面的老化速率對(duì)于預(yù)測(cè)路面退化趨勢(shì)是至關(guān)重要的，有助于道路管理機(jī)構(gòu)制定總體的路面管理計(jì)劃。
美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）所研究的高性能瀝青路面，即超級(jí)路面系統(tǒng)中介紹，在加速氧化的前后測(cè)量瀝青膠結(jié)料的粘彈性參數(shù)，可以預(yù)測(cè)其老化指數(shù)和性能等級(jí)。在SHRP計(jì)劃第一階段使用了傅里葉變換紅外光譜儀來(lái)評(píng)價(jià)不同原油來(lái)源下的瀝青化學(xué)組分的差異對(duì)其粘彈性的影響。此過(guò)程需要精心制作所有膠結(jié)料的樣本并且對(duì)多個(gè)路面鉆芯取樣進(jìn)行抽提，以制備一個(gè)膠結(jié)料樣本。不僅耗費(fèi)金錢和時(shí)間，也危害環(huán)境，而像阿布森瀝青回收法這樣的抽提過(guò)程由于使用了高度反應(yīng)性溶劑，還可能改變樣本的化學(xué)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致其硬化。
多年來(lái)的研究結(jié)果表明，瀝青硬度和其羰基含量之間具有高度的相關(guān)性。然而此前的研究并未將瀝青路面的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控作為目標(biāo)。現(xiàn)在，我們使用一種便攜式漫反射傅里葉變換紅外光譜儀（DRIFTS）對(duì)來(lái)自于瀝青路面細(xì)小的顆粒化的瀝青混合料樣本測(cè)定其氧化程度。直接對(duì)瀝青混合料進(jìn)行DRIFTS試驗(yàn)不會(huì)改變樣本，與其他檢測(cè)對(duì)象是抽提膠結(jié)料的紅外技術(shù)相比，能夠?qū)嶋H地反映老化瀝青混合料的化學(xué)變化。使用DRIFTS得到的一個(gè)典型的檢測(cè)結(jié)果，顯示隨著路面的老化，瀝青路面在不同使用階段的羰基含量不斷增加。
快速和安全的取樣過(guò)程，結(jié)合更加迅捷的現(xiàn)場(chǎng)DRIFTS測(cè)量方法，僅需簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，便可以在幾分鐘內(nèi)完成整個(gè)檢測(cè)和分析。這使得該方法對(duì)于道路管理機(jī)構(gòu)和承包商監(jiān)控路面性能和瀝青化學(xué)性能是很有吸引力的。獲取氧化數(shù)據(jù)有助于了解路面的退化情況，而退化情況將影響路面的使用性能。DRIFT可以用來(lái)確定路面氧化的臨界水平，以此作為采取路面養(yǎng)護(hù)措施的臨界值，在路面產(chǎn)生大量裂縫等破壞之前進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?？傊?，DRIFTS技術(shù)可以被道路管理機(jī)構(gòu)采納作為一種非破壞性的離線檢測(cè)方法，幫助路面工程師在路面養(yǎng)護(hù)計(jì)劃上做出更加明智的決定。
美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）所研究的高性能瀝青路面，即超級(jí)路面系統(tǒng)中介紹，在加速氧化的前后測(cè)量瀝青膠結(jié)料的粘彈性參數(shù)，可以預(yù)測(cè)其老化指數(shù)和性能等級(jí)。在SHRP計(jì)劃第一階段使用了傅里葉變換紅外光譜儀來(lái)評(píng)價(jià)不同原油來(lái)源下的瀝青化學(xué)組分的差異對(duì)其粘彈性的影響。此過(guò)程需要精心制作所有膠結(jié)料的樣本并且對(duì)多個(gè)路面鉆芯取樣進(jìn)行抽提，以制備一個(gè)膠結(jié)料樣本。不僅耗費(fèi)金錢和時(shí)間，也危害環(huán)境，而像阿布森瀝青回收法這樣的抽提過(guò)程由于使用了高度反應(yīng)性溶劑，還可能改變樣本的化學(xué)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致其硬化。
多年來(lái)的研究結(jié)果表明，瀝青硬度和其羰基含量之間具有高度的相關(guān)性。然而此前的研究并未將瀝青路面的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控作為目標(biāo)。現(xiàn)在，我們使用一種便攜式漫反射傅里葉變換紅外光譜儀（DRIFTS）對(duì)來(lái)自于瀝青路面細(xì)小的顆粒化的瀝青混合料樣本測(cè)定其氧化程度。直接對(duì)瀝青混合料進(jìn)行DRIFTS試驗(yàn)不會(huì)改變樣本，與其他檢測(cè)對(duì)象是抽提膠結(jié)料的紅外技術(shù)相比，能夠?qū)嶋H地反映老化瀝青混合料的化學(xué)變化。使用DRIFTS得到的一個(gè)典型的檢測(cè)結(jié)果，顯示隨著路面的老化，瀝青路面在不同使用階段的羰基含量不斷增加。
快速和安全的取樣過(guò)程，結(jié)合更加迅捷的現(xiàn)場(chǎng)DRIFTS測(cè)量方法，僅需簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，便可以在幾分鐘內(nèi)完成整個(gè)檢測(cè)和分析。這使得該方法對(duì)于道路管理機(jī)構(gòu)和承包商監(jiān)控路面性能和瀝青化學(xué)性能是很有吸引力的。獲取氧化數(shù)據(jù)有助于了解路面的退化情況，而退化情況將影響路面的使用性能。DRIFT可以用來(lái)確定路面氧化的臨界水平，以此作為采取路面養(yǎng)護(hù)措施的臨界值，在路面產(chǎn)生大量裂縫等破壞之前進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?？傊?，DRIFTS技術(shù)可以被道路管理機(jī)構(gòu)采納作為一種非破壞性的離線檢測(cè)方法，幫助路面工程師在路面養(yǎng)護(hù)計(jì)劃上做出更加明智的決定。
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