酸雨對瀝青路面的侵蝕破壞機理研究

《酸雨對瀝青路面的侵蝕破壞機理研究》是依託長沙理工大學，由馮新軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：酸雨對瀝青路面的侵蝕破壞機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮新軍
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

隨著化石燃料能源- - 煤和石油等的消耗量日益增加，酸雨已成為全球性的環境問題之一，由此引起的瀝青路面病害- - 礦料質地軟化、磨光、瀝青混合料泛油、鬆散及坑槽等破壞日漸嚴重，導致瀝青路面耐久性降低。然而對於酸雨引起瀝青路面破壞機理研究，無論是國內還是國外都是極為有限的。基於現有的研究水平，通過構建化學熱力學、動力學參數模型，深入探討酸雨侵蝕乳化瀝青機理和破壞速率的問題；運用微觀、巨觀手段，利用化學反應推導方法，分析礦質材料在酸雨溶液乾-濕循環作用下性能衰變的規律及破壞機理；提出簡單有效的酸雨侵蝕破壞瀝青混合料性能衰變的評價方法與技術指標；結合瀝青、礦質材料破壞研究，經過短、中、長期酸雨溶液乾濕循環，分析瀝青混合料侵蝕破壞發展過程，提出破壞模型。通過該項目研究，對於預防和控制此類破壞的發生、開發防治酸雨侵蝕破壞的瀝青路面新材料提供重要的理論指導。

結題摘要

通過乾濕循環浸泡試驗模擬酸雨對瀝青的腐蝕作用，研究了不同PH值酸雨和不同腐蝕周期對瀝青技術性能和微觀結構的影響。結果表明：經過酸雨乾濕循環浸泡後，瀝青的針入度增大，粘度和軟化點和延度下降，使得瀝青的高溫穩定性和低溫抗裂性變差。在酸雨浸泡過程中，瀝青與硫酸發生了酯化反應和烷基化反應生成了鏈更長的異構烷烴，使得瀝青中的飽和分含量增加。瀝青中的羧酸類和酚類等酸性物質在酸雨中發生了一定的溶解和電離，導致瀝青中的膠質含量下降。瀝青中的硫醚類、硫醇類化合物在酸雨的作用下發生了氧化縮合反應，生成了亞碸類化合物和二硫化物，瀝青質的含量增加。 通過室內試驗模擬酸雨對石灰岩、玄武岩、花崗岩三種集料的腐蝕，發現三種集料均出現了質量損失，壓碎值和磨耗值上升，與瀝青的粘附性下降。通過SEM、X射線衍射試驗揭示了酸雨對集料的腐蝕機理：酸雨中的酸性物質硫酸和硝酸等與礦料中的碳酸鈣、鹼性氧化物等發生反應，生成易溶於水的硫酸鈣、硝酸鈣、硫酸鉀等鹽類, 這些鹽類溶於雨水後隨雨水流失, 造成礦料成分改變，質量減少，空隙率增大，物理力學性質下降。 通過不同PH值酸雨腐蝕下和不同腐蝕周期三種集料瀝青混合料的巨觀性能試驗，總結了瀝青混合料在酸雨作用下的性能衰變規律。開發了一種瀝青混合料直接剪下試驗儀和直接剪下試驗方法，首次提出採用衰減係數ξ作為酸雨對瀝青混合料路用性能影響的評價指標。 對經酸雨浸泡後的三種瀝青混合料的回收瀝青進行組分分析、紅外光譜分析和熱重分析，發現酸雨會破壞瀝青與礦料形成的粘結物有機酸鹽，與不溶於水的二價和其他高價有機酸鹽類物質反應，生成新的瀝青酸，這些酸類又會與低價鹼金屬氧化物反應，生成的乳化劑反過來又會加劇增溶作用，導致瀝青路面發生嚴重的水損害。