CN108918404A - 一种沥青路面微生物老化试验模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，属于沥青路面技术领域，解决目前沥青老化模拟方法不能评价微生物对沥青老化作用的问题，为研究沥青路面上抗微生物老化奠定基础。本发明首先根据阴暗、多湿、污染路段沥青路面上微生物种属和工作环境调查，确定环境箱内模拟试验条件；将车辙板放在环境箱内，撒布泥土和腐质物，调节环境条件，使车辙板与沥青路面工作环境一致；在车辙板上均匀喷洒含有不同菌种微生物混合溶液，经过不同老化时间后分别取出部分沥青试样，研究沥青元素组成、各组分含量和微观结构变化情况，明确不同菌种微生物对沥青降解老化作用。本发明可以明确微生物在沥青老化过程中的作用，为提高沥青路面的耐久性提供技术支撑。

Description

一种沥青路面微生物老化试验模拟方法

技术领域

本发明是一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，属于沥青路面技术领域。

背景技术

沥青混合料铺筑到路面以后暴露在空气中经受自然环境热、氧、紫外线等考验，沥青老化在所难免。沥青抗老化性能的优劣，关系到沥青路面的耐久性。模拟老化是在实验室内模拟自然环境对沥青进行加速老化，以期在较短的时间内获取沥青老化试验数据。其特点是，可以根据研究的目的设计试验条件，排除非试验条件的干扰，试验现象与数据的重现性好。

早在上世纪初，沥青老化现象就已经引起了人们的广泛关注，但相当长的一段时间内，针对沥青老化性能的研究主要集中在短期老化阶段。薄膜烘箱老化法是目前常用的研究沥青老化的方法之一。我国现行规范中评价沥青短期老化的试验方法主要是薄膜加热试验及旋转式薄膜加热试验。根据研究的目的不同，又可分膜厚20μm和3mm两种薄膜烘箱试验方法。1973年Schmidt提出沥青旋转薄膜老化方法，其优点是样品的各个部分可以在同一条件下老化，但由于样品量太少无法完成性质检测。1989年Petersen提出了薄膜加速老化方法，主要改进之处为试样量由0.5g增加到4.0g。1993年美国Federal HighwayAdministration又提出了1～3mm表面更新薄膜烘箱老化法。直到上世纪90年代美国SHAP计划中的SUPERPAVE提出对沥青进行压力老化试验，这种试验方法可模拟沥青路面5～10年过程中沥青的老化，逐渐成为标准试验方法。SUPERPAVE胶结料规范的核心是依赖模拟胶结料使用寿命关键阶段的沥青胶结料试验。包括3个最重要的阶段：运输、存储和处理期间；在混合料生产和施工期间；在铺筑路面长时间使用后。

而实际路面所处环境为常压，温度远低于以上试验温度，即旋转薄膜老化方法和压力老化试验条件均与路面实际状态相差较大。有学者根据沥青老化的过程分别采用高温无氧老化试验模拟沥青储存过程中的老化；旋转薄膜老化试验模拟施工过程中(拌和、运输、摊铺)沥青的老化；60℃烘箱通风试验模拟实际使用中夏季高温条件下的老化；紫外线试验模拟实际路面在使用中紫外线照射条件下的老化；压力容器试验模拟路面使用5～10年沥青的老化。

但是，在沥青路面实际运营过程中，还会受到生物因素的影响。尤其是林间与景区道路、隧道、农村公路等长期处于阴暗、多湿、污染的工作环境条件，微生物的大量繁殖会吞噬沥青中的轻质组分，破坏沥青原来稳定的胶体结构，使沥青***、变脆，粘结力下降，致使沥青膜剥落，使沥青路面出现松散、坑槽、开裂等破坏，在车辆荷载反复作用下，加速沥青路面破坏。

目前常规老化试验模拟方法只能评价热氧老化，忽略了微生物对沥青老化作用的影响，尚缺少沥青路面微生物老化试验模拟方法，难以评价林间与景区道路、隧道、农村公路长期处于阴暗、多湿、污染的路段上沥青路面微生物老化状况。因此，本发明根据阴暗、多湿、污染的路段沥青路面上微生物对沥青的降解老化作用，采用室内试验模拟林间与景区道路、隧道、农村公路长期处于阴暗、多湿、污染工作环境条件，探究微生物对沥青降解老化的影响，从而确定相应的防治措施，提高沥青路面的抗老化性能。

发明内容

(1)技术问题

本发明目的是提供一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，解决目前常规沥青老化模拟方法不能评价微生物对沥青老化作用影响的问题，为阴暗、多湿、污染路段沥青路面上抗微生物老化提供依据。

(2)技术方案

为了解决目前常规老化模拟方法不能评价微生物对沥青老化作用影响的问题，缺乏沥青路面微生物老化模拟方法，本发明首先根据阴暗、潮湿、污染路段沥青路面受到的微生物影响的实际情况，确定对沥青组分变化影响较大的菌种，然后利用车辙板模拟实际沥青路面上阴暗、潮湿、污染工作环境条件，分析微生物在沥青老化作用机理。本发明技术方案如下：首先，根据阴暗、潮湿、污染路段沥青路面工作情况确定环境温度、pH值、湿度、微生物类别及其含量、营养物质等；然后，将300mmx300mmx50mm的沥青混合料车辙板放在环境箱内，在车辙板上摊铺含有腐质物，调节温度、pH值、湿度，使车辙板上阴暗、潮湿、污染工作环境与沥青路面一致；最后，加入0.1毫升经过培养、驯化的含有不同菌种微生物混合溶液，每隔10天取部分沥青试样，利用元素分析、红外光谱分析和凝胶色谱分析的方法研究沥青组分、微观结构及路用性能指标的变化情况。

(3)有益效果

随着我国经济快速发展，各等级公路、城市道路、隧道、林区与景区道路、农村公路的里程迅速增加。沥青路面因表面平整、行车舒适、噪音低、抗滑、施工期短、养护维修简便、可再生利用、适宜分期修建等优点，已成为我国公路和城市道路的主要铺装类型之一。林间与景区道路、隧道、农村公路部分路段沥青路面长期处于阴暗、多湿、污染工作环境条件，这为微生物大量繁殖提供了有利条件。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物。微生物以沥青中的轻质组分为食物，吞噬沥青中的轻质组分，破坏了沥青原来稳定的胶体结构，使沥青***、变脆，粘结力下降，致使沥青膜剥落，使沥青路面出现松散、开裂等破坏，在车辆荷载反复作用下，加速沥青路面破坏。本发明提供一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，可以评价不同菌种微生物对沥青老化作用，为进一步采取恰当的防治措施减少林间与景区道路、隧道、农村公路部分路段沥青路面老化提供依据，从而提高沥青路面的耐久性。

具体实施方式

本发明提供一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，具体实施步骤如下：

(1)根据林间与景区道路、隧道、农村公路的阴暗、多湿、污染路段沥青路面上微生物种属和工作环境条件调查，确定环境箱内模拟试验温度、pH值、湿度、微生物种属及其含量、营养物质；

(2)将300mmx300mmx50mm的沥青混合料车辙板放在环境箱内，在车辙板上撒布泥土和腐质物，调节环境箱温度、pH值、湿度，使车辙板与沥青路面上的阴暗、潮湿、污染的工作环境一致；

(3)在车辙板上均匀加入10毫升经过培养、驯化的含有不同菌种的微生物混合溶液，维持该环境条件下，经过10、20、30天老化后分别取出部分沥青试样，分别贴上不同老化时间的标签；

(4)利用元素分析、红外光谱分析和凝胶色谱分析方法研究微生物降解老化不同时间后沥青的化学元素含量、各组分含量和微观结构的变化情况，明确不同菌种的微生物对沥青降解老化作用。

Claims (1)

1.一种沥青路面微生物老化试验模拟方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

(1)根据林间与景区道路、隧道、农村公路的阴暗、多湿、污染路段沥青路面上微生物种属和工作环境条件调查，确定环境箱内模拟试验温度、pH值、湿度、微生物种属及其含量、营养物质；

(2)将300mmx 300mmx 50mm的沥青混合料车辙板放在环境箱内，在车辙板上撒布泥土和腐质物，调节环境箱温度、pH值、湿度，使车辙板与沥青路面上的阴暗、潮湿、污染的工作环境一致；

(3)在车辙板上均匀加入10毫升经过培养、驯化的含有不同菌种的微生物混合溶液，维持该环境条件下，经过10、20、30天老化后分别取出部分沥青试样，分别贴上不同老化时间的标签；

(4)利用元素分析、红外光谱分析和凝胶色谱分析方法研究微生物降解老化不同时间后沥青的化学元素含量、各组分含量和微观结构的变化情况，明确不同菌种的微生物对沥青降解老化作用。