中國酸雨區(qū)是繼歐美和北美之后的世界三大酸雨區(qū)之一,中國降雨化學(xué)組成仍屬于硫酸型,但正在向硫酸-硝酸混合型轉(zhuǎn)變。南部酸雨區(qū)無明顯變化,北部酸雨區(qū)持續(xù)擴展。
近年來關(guān)于酸雨對道路的影響也引起眾多研究人員的重視,國內(nèi)外研究學(xué)者的研究主要在酸雨對瀝青混合料路用性能以及對石料的物理力學(xué)特性影響等方面,利用硫酸和硝酸配比PH值的溶液對不同微觀結(jié)構(gòu)的集料進行浸泡試驗發(fā)現(xiàn)集料的比表面積、集料中碳酸鈣成分和質(zhì)量損失之間存在必然的聯(lián)系;參考我國酸雨的成分,從宏觀、細觀以及微觀等方面探討混凝土的拉力學(xué)性能在酸性環(huán)境條件下的影響。然而關(guān)于酸雨對瀝青性能的影響及侵蝕機理研究并沒有引起足夠的重視。本文通過周期浸泡加速腐蝕試驗,對不同浸泡周期瀝青試樣進行常規(guī)性能試驗和微觀試驗,同時采用紅外光譜試驗觀察瀝青各微觀組分官能團的變化情況,并對各階段試驗現(xiàn)象進行了化學(xué)機理分析。
1試驗方法
(1)干濕循環(huán)腐蝕試驗。
首先把制備好的瀝青試樣浸泡在模擬酸雨溶液中,浸泡7d后取出自然干燥1d為1個周期,然后再繼續(xù)進行干濕循環(huán)腐蝕試驗,總共進行了5個周期試驗。為了防止溶液pH 值下降,浸泡過程中每天都必須通過pH 值試紙進行試樣溶液酸度的測定,若發(fā)現(xiàn)pH 值下降時,需添加配制溶液直到pH值達到試驗初始值為止。
(2)瀝青技術(shù)性能試驗。
對經(jīng)酸雨侵蝕前后的瀝青分別進行針入度、軟化點和延度試驗以及美國SHRP提出的Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度、DSR動態(tài)剪切流變試驗,分析酸雨作用下瀝青技術(shù)性能的衰變規(guī)律。
(3)瀝青微觀組成結(jié)構(gòu)試驗。
對經(jīng)酸雨侵蝕前后的瀝青分別進行四組分分析以及紅外光譜試驗,分析酸雨作用下瀝青各微觀組分及官能團的變化情況,揭示酸雨對瀝青的侵蝕機理。
2 結(jié)語
(1)經(jīng)酸雨溶液浸泡后,瀝青的黏性降低,且隨著酸雨酸度增大和浸泡周期增長其降低程度增大。但經(jīng)中性自來水浸泡后,瀝青黏度降低程度都很小。
(2)經(jīng)酸雨溶液浸泡后,瀝青的高溫穩(wěn)定性明顯降低,且隨著酸雨酸度增大和浸泡周期增長其降低程度增大。但經(jīng)中性自來水浸泡后,瀝青高溫穩(wěn)定性降低程度都很小。
(3)經(jīng)酸雨溶液浸泡后,瀝青的低溫抗裂性明顯降低,且隨著酸雨酸度增大和浸泡周期增長其降低程度增大。但經(jīng)中性自來水浸泡后,瀝青的低溫性能降低程度都很小。
(4)在酸雨浸泡過程中,瀝青中烯烴和酸雨中的硫酸發(fā)生了酯化反應(yīng),生成了亞硫酸酯或硫酸酯,硫酸酯從異構(gòu)烷烴上獲取H-,形成了陽離子中間體,然后和瀝青中烯烴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鏈更長的異構(gòu)烷烴物,使得瀝青飽和分含量增大,黏性降低,高溫
穩(wěn)定性變差。由于羧酸類和酚類等酸性物質(zhì)在酸雨中的溶解和電離,使得瀝青膠質(zhì)含量明顯減小,黏結(jié)性和延性下降,低溫抗裂性變差。