一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法
1.本发明属于路面材料室内模拟试验技术领域，具体涉及一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法。
背景技术：
2.沥青路面因具有行车平稳舒适、修补方便和可再生利用等优势，目前已成为世界各国道路建设的首选路面类型。然而，在服役期间暴露于复杂环境因素下(如高温、紫外辐射、大气和雨水等)，沥青胶结料将持续发生老化反应。同时，受路面某一深度位置的沥青混合料层吸收和阻隔环境因素的影响，其在深度方向向下邻近的沥青混合料层受到的不利影响较小，即导致不同层沥青材料老化的因素类型和强度具有较大的差异。故在一定服役阶段后，自路表面向下不同(深度)层位的沥青混合料具有不同的老化程度。按照老化因素和方式的差异，沥青路面自路表向下可分为三层。其中，第一层中的沥青材料因暴露在太阳辐射下、与大气和热量充分接触，其主要发生热氧老化和紫外老化，故老化程度往往最大；第一层材料吸收的热量向下传递，但因路面内部空气无法流动导致热量扩散缓慢，热量在第二层发生累积，加上外界渗透而来的空气(氧气)，第二层中的沥青材料主要发生热氧老化，老化程度次之；第三层中的沥青材料主要发生热老化，其老化的主要原因是第二层材料缓慢传递扩散而来的热量。因老化因素对沥青材料的影响逐层衰减，故第三层以下的沥青混合料老化程度微弱。最终，自路表向下至一定深度，沥青混合料的老化程度具有梯度式下降的规律。
3.而目前针对沥青路面材料的长期老化室内模拟方法主要是参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程jtg e20-2011》中的t0734对沥青混合料进行长期老化，具体做法是将短期老化后的松散混合料击实成型马歇尔试件，然后将其置于85℃的烘箱中老化5天；老化试验结束后，将试件冷却至室温供测试。由此可见，现有长期老化模拟方法忽略了太阳辐射对沥青路面材料的影响，且未考虑应用场域的实际气象资料。同时，后期服役过程中沥青路面存在的梯度老化行为特性也未进行考虑。
技术实现要素：
4.针对现有技术存在的上述问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法。
5.为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，包括如下步骤：
6.s1：获取待研究沥青路面应用场域的年平均太阳辐射量r
ave
和应用场域近5年每年最高气温的平均值，用于确定室内老化模拟参数；
7.s2：以待研究沥青路面的上面层和中面层为研究对象，将上面层和中面层作为整体，以上面层表面为基准纵深向下依次划分为第一层材料、第二层材料和第三层材料；
8.s3：针对第一层材料、第二层材料和第三层材料所处自然环境的老化条件分别进行室内加速老化试验模拟条件设计；
9.s4：分别制备第一层材料、第二层材料和第三层材料样品，之后将各层材料样品分别在步骤s3所述的室内加速老化试验模拟条件下进行老化模拟试验，通过抽提回收并测试模拟老化试验前后各层材料样品中沥青胶结料的性能参数，以此评价所述第一层材料、第二层材料和第三层材料的耐老化性能。
10.进一步地，上述步骤s1中的室内老化模拟参数包括室内老化模拟紫外光老化强度、紫外光老化温度、室内电热鼓风烘箱老化温度和室内加速老化时长。
11.进一步地，上述步骤s1中，利用年平均太阳辐射量计算获得室内紫外光单位加速老化时长，然后基于室内紫外光单位加速老化时长获得室内加速老化时长；所述室内紫外光单位加速老化时长＝应用场域年平均太阳辐射量
×
紫外光含量/室内紫外光辐照强度；其中，紫外光辐照强度的大小是以500w高压汞灯作为紫外光辐射光源，通过调节样品距光源的距离所控制的；紫外光含量为太阳辐射中紫外光能量占太阳辐射总能量的比例，其含量在4～6％范围内。
12.进一步地，上述步骤s2中，依据沥青路面梯度老化行为特性，所述第一层材料厚度占上面层和中面层厚度总和的10％-25％、第二层材料厚度占上面层和中面层厚度总和的20％-30％，余下的为第三层材料厚度。
13.进一步地，上述步骤s3中，第一层材料使用室内紫外光灯照射样品的方式进行室内加速老化试验，设置室内老化模拟紫外光辐照强度、室内紫外光老化温度和室内加速老化时长；第二层材料和第三层材料均使用电热鼓风烘箱进行室内加速老化试验，设置室内烘箱老化温度和室内加速老化时长。
14.进一步地，上述步骤s3中：
15.第一层材料的室内加速老化条件为：室内老化模拟紫外光辐照强度为60-400w/m2，室内加速老化时长取室内紫外光单位加速老化时长的整数倍，整数倍的范围在1-20，室内紫外光老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+18℃；
16.第二层材料的室内加速老化条件为：电热鼓风烘箱加热，室内加速老化时长与第一层材料一致，室内电加热老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+20℃；
17.第三层材料的室内加速老化条件为：电热鼓风烘箱加热并在材料外覆盖一层铁板或铁皮，室内加速老化时长与第一层材料一致，室内电加热老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+12℃。
18.进一步的，上述步骤s4中：所述性能参数包括老化前后沥青胶结料的软化点sp
unaged
和sp
aged
、布氏旋转粘度v
unaged
和v
aged
以及基于动态剪切流变仪温度扫描模式下获得的复数模量c
unaged
和c
aged
及相位角pa
unaged
和pa
aged
，基于上述性能参数获得获得各层材料中沥青胶结料老化前后的软化点增量spi及布氏旋转粘度变化率vai、复数模量变化率cai和相位角变化率pai，用于评估各层材料的耐老化性能。
19.进一步地，上述s4具体包括如下步骤：
20.(a)各层松散材料制备及其室内短期老化模拟：依据待研究沥青路面上中面层材料组成特性分别制备第一层材料、第二层材料和第三层材料，然后取所述各层材料以21～22kg/m2的松铺密度分别将其放入135℃电热鼓风烘箱中强制通风4小时，每小时用铲子翻
拌一次，以模拟沥青混合料在实际拌和、生产和运输过程中发生的老化；
21.(b)各层沥青混凝土材料制备：取步骤(a)所获得的样品采用轮碾法分别成型第一层材料、第二层材料和第三层材料并使其厚度满足步骤s2所设计的分层厚度，同时所述各层材料压实度与待研究沥青路面上中面层一致，分别得到第一层沥青混凝土样品、第二层沥青混凝土样品和第三层沥青混凝土样品；
22.(c)各层材料老化：将步骤(b)制得的各层沥青混凝土样品分别按照步骤s3所述的室内加速老化试验模拟条件进行老化，得到室内加速老化后的第一层沥青混合料、第二层沥青混合料和第三层沥青混合料；
23.(d)老化样品抽提回收与性能测试：参照规程中的t 0727利用旋转蒸发器法对经历步骤(c)前后所获得的各层沥青混合料中的沥青胶结料分别进行抽提回收，之后对各层材料老化前后回收的沥青胶结料进行软化点(参照规程t 0606)、布氏旋转粘度(参照规程t 0625)和温度扫描(参照规程t 0628)测试，以获得软化点sp
unaged
和sp
aged
、布氏旋转粘度v
unaged
和v
aged
以及基于动态剪切流变仪温度扫描模式下获得的复数模量c
unaged
和c
aged
及相位角pa
unaged
和pa
aged
，基于所述参数分别计算第一层材料、第二层材料和第三层材料中沥青胶结料的软化点增量spi＝sp
aged
－sp
unaged
及布氏旋转粘度变化率vai＝v
aged
÷vunaged
、复数模量变化率cai＝c
aged
÷cunaged
和相位角变化率pai＝pa
aged
÷
pa
unaged
，并通过软化点增量spi和布氏旋转粘度变化率vai评价各层材料的物理老化性能；通过复数模量变化率cai和相位角变化率pai评价各层材料的流变老化性能。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.本发明以沥青路面不同层位材料存在梯度老化行为特性为基础，以应用场域气象资料为室内老化模拟参数选择依据，针对造成各层位沥青材料老化的因素和老化方式特点，建立应用场域的不同层位材料的室内模拟老化环境，以更好地模拟和探明材料在实际服役过程中的性能演变规律，从而验证拟应用沥青路面材料的使用性能。这对于拓展沥青路面材料室内模拟方法、提高新型路面材料性能验证和应用效率、节省沥青路面建设投资、减少路面的病害发生风险和保证路面服役寿命具有重要意义。
附图说明
26.从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
27.附图1为本发明一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法流程示意图。
具体实施方式
28.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
29.实施例1：
30.一种基于内蒙地区沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，内蒙古西部地区地处亚洲大陆腹地，为内陆高原荒漠戈壁地区，是典型的大陆性气候。该地区干旱少雨，全年无云日较多，大气透明度好，夏热冬寒，昼夜温差大，年均气温6～8.5℃。1月平均
气温-9～14℃，极端最低气温-36.4℃；7月平均气温22～26.4℃。近5年极端最高气温平均值为41.7℃。该地区全年日照时数约为2900～3500小时，年太阳总辐射量约为7000mj/m2。
31.所述基于内蒙地区沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法的流程示意如图1所示，包括以下步骤：
32.(1)该地区某服役5年的高速公路设计路面厚度为：上面层厚度4cm，中面层6cm；取适量其道路建设过程中使用的原材料用于后续的试验和测试，样品原材料种类包括粗集料、细集料、沥青胶结料、矿粉和改性剂等，并随机从其现服役路面钻芯取一定数量样品。
33.(2)对路面上面层和中面层所使用的材料进行分层和防老化设计：自路表面向下0～2cm为第一层，2～5cm为第二层，5～10cm为第三层。
34.(3)根据待研究沥青路面应用场域的气象资料，第一层材料的室内模拟老化试验及其参数为：采用500w高压汞灯作为紫外光辐射光源，通过调节样品距光源的距离控制样品的紫外光辐照强度为375w/m2、样品光氧老化温度为41.7(最高气温)+18℃≈60℃、年平均紫外辐射能等效室内紫外光加速老化时长＝7000mj/m2×
6％/375w/m2＝305h、进行5个单位(5
×
305h＝1525h)的室内光氧老化加速实验；
35.第二层材料的室内加速老化试验及其参数为：采用电热鼓风烘箱进行加速老化试验、老化温度为41.7+20≈62℃、室内热氧老化加速老化时长为1525h；
36.第三层材料及其对照组的室内加速老化试验及其参数为：将样品装入托盘并在托盘上覆盖一层铁板，之后放入电热鼓风烘箱老化、老化温度为41.7+12≈54℃，室内热老化加速老化时长为1525h。
37.(4)依据待研究沥青路面上中面层材料组成特性分别制备各层松散沥青混合料，然后取适量各层松散材料以21～22kg/m2的松铺密度分别将其放入135℃电热鼓风烘箱中强制通风4小时，每小时用铲子翻拌一次。
38.将制得的松散沥青混合料采用轮碾法成型各层材料，并使成型后的第一层材料厚度为2cm，第二层材料厚度为3cm，第三层材料厚度为5cm，同时各层材料压实度与待研究沥青路面上中面层一致。
39.取适量成型后的第一层材料放入375w/m2、60℃的光氧老化箱内进行时长为1525h的室内光氧老化加速实验；同时，取适量成型后的第二层材料放入62℃的电热鼓风烘箱内进行时长为1525h的室内热氧老化加速实验；取适量成型后的第三层材料装入托盘后再在托盘上覆盖一层铁板，之后放入54℃电热鼓风烘箱内进行时长为1525h的室内热老化加速实验。
40.在老化试验结束后，利用旋转蒸发器法对老化前和老化后的沥青混合料中的沥青胶结料进行抽提回收，对回收的沥青胶结料进行软化点、布氏旋转粘度和温度扫描测试，测试具体结果如表1所示。然后分别计算老化后与老化前沥青胶结料性能差值或变化率，最后获物理老化指数(软化点增量spi和布氏旋转粘度变化率vai)和流变老化指数(复数模量变化率cai和相位角变化率pai)，如表2所示，以此分析各层材料耐老化性能和各层材料间耐老化性能差异。另一方面，将钻芯取样获得的样品按照前述分层方法逐层抽提回收现场老化的胶结料并进行相应的测试和计算，具体测试结果和老化指数计算结果分别如表1和表2所示。
41.由表1和表2可知，与路面原位老化相似，室内模拟老化环境增加了沥青材料的软
化点、粘度和复数模量但降低了沥青材料的相位角。同时，经历特定室内模拟老化和路面原位老化后的沥青材料性能及其物理和流变老化指数均较为接近，表明各层材料的室内模拟老化条件设置的合理性，可有效地模拟沥青路面各层材料在服役过程中的老化作用。此外，第一层材料的物理和复数模量指数最高，第二层材料次之，第三层材料最低，相位角老化指数结果恰好相反，验证了路面材料的梯度老化行为特性，也明确了各层材料间耐老化性能差异。
42.如室内模拟老化结果表明：在软化点增量上，第一层材料比第二层材料高1.0℃，第一层材料比第三层材料高1.4℃；在粘度老化指数上，第一层材料比第二层材料高21.43％，第一层材料比第三层材料高30.95％；在复数模量老化指数上，第一层材料比第二层材料高18.00％，第一层材料比第三层材料高24.89％；在相位角老化指数上，第一层材料比第二层材料低2.67％，第一层材料比第三层材料低5.53％。
43.表1实施例1不同老化阶段及老化环境下各层沥青材料的性能测试结果
[0044][0045]
表2实施例1中不同老化环境下各层沥青材料的物理和流变老化指数
[0046][0047]
实施例2：
[0048]
长沙市位于湖南省东部偏北，湘江下游和长浏盆地西缘，其气候特点为：亚热带季风湿润气候，冬寒夏热，四季分明，春秋短促，冬夏绵长。长沙地区多年平均气温为17.1℃，1月最冷，平均4.8℃；7月最热，平均气温28.8℃。近5年极端最高气温平均值为41.1℃。多年平均太阳总辐射量约为5000mj/m2，多年平均日照数1500h。
[0049]
一种基于长沙地区沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，包括以下步骤：
[0050]
(1)该地区某服役8年的高速公路设计路面厚度为：上面层厚度4cm，中面层5cm；取适量其道路建设过程中使用的原材料用于后续的试验和测试，样品原材料种类包括粗集料、细集料、沥青胶结料、矿粉和改性剂等，并随机从其现服役路面钻芯取一定数量样品。
[0051]
(2)对路面上面层和中面层所使用的材料进行分层和防老化设计：自路表面向下0～2cm为第一层，2～4cm为第二层，5～9cm为第三层。
[0052]
(3)根据路面材料待研究沥青路面应用场域的气象资料，第一层材料的室内老化模拟参数为：采用500w高压汞灯作为紫外光辐射光源，通过调节样品距光源的距离控制样品的紫外光辐照强度为300w/m2、样品光氧老化温度为41.1(最高气温)+18℃≈59℃、年平均紫外辐射能等效室内紫外光加速老化时长＝5000mj/m2×
6％/300w/m2＝278h、进行8个单位(8
×
278h＝2224h)的室内光氧老化加速实验。
[0053]
第二层材料的室内加速老化试验及其参数为：将两组沥青混合料样品分别装入托盘后放入电热鼓风烘箱老化、老化温度为41.1+20≈61℃、室内热氧老化加速老化时长为2224h。
[0054]
第三层材料的室内加速老化试验及其参数为：将两组沥青混合料样品分别装入托盘并在托盘上覆盖一层铁板，之后放入电热鼓风烘箱老化、老化温度为41.1+12≈53℃、室内热老化加速老化时长为2224h。
[0055]
(4)依据待研究沥青路面上中面层材料组成特性分别制备各层松散沥青混合料，然后取适量各层松散材料以21～22kg/m2的松铺密度分别将其放入135℃电热鼓风烘箱中强制通风4小时，每小时用铲子翻拌一次。
[0056]
将制得的松散沥青混合料采用轮碾法成型各层材料，并使成型后的第一层材料厚度为2cm，第二层材料厚度为2cm，第三层材料厚度为4cm，同时各层材料压实度与待研究沥青路面上中面层一致。
[0057]
取适量成型后的第一层材料放入300w/m2、59℃的光氧老化箱内进行时长为2224h的室内光氧老化加速实验；取适量成型后的第二层材料放入61℃的电热鼓风烘箱内进行时长为2224h的室内加速热氧老化实验；取适量成型后的第三层材料装入托盘后再在托盘上覆盖一层铁板，之后放入53℃电热鼓风烘箱内进行时长为2224h的室内加速热老化实验。
[0058]
在老化试验结束后，利用旋转蒸发器法对老化前和老化后的沥青混合料中的沥青胶结料进行抽提回收，对回收的沥青胶结料进行软化点、布氏旋转粘度和温度扫描测试，测试具体结果如表3所示。然后分别计算老化后与老化前沥青胶结料性能差值或变化率，最后获物理老化指数(软化点增量spi和布氏旋转粘度变化率vai)和流变老化指数(复数模量变化率cai和相位角变化率pai)，如表4所示，以此分析各层材料耐老化性能和各层材料间耐老化性能差异。另一方面，将钻芯取样获得的样品按照前述分层方法逐层抽提回收现场老化的胶结料并进行相应的测试，具体测试结果及老化指数分别如表3和表4所示。
[0059]
由表3和表4可知，与路面原位老化相似，室内模拟老化环境增加了沥青材料的软化点、粘度和复数模量但降低了沥青材料的相位角。同时，经历特定室内模拟老化和路面原位老化后的沥青材料性能及其物理和流变老化指数均较为接近，表明各层材料的室内模拟老化条件设置的合理性，可有效地模拟沥青路面各层材料在服役过程中的老化作用。此外，第一层材料的物理和复数模量指数最高，第二层材料次之，第三层材料最低，相位角老化指数结果恰好相反，验证了路面材料的梯度老化行为特性，也明确了各层材料间耐老化性能差异。
[0060]
如室内模拟老化结果表明：在软化点增量上，第一层材料比第二层材料高0.7℃，第一层材料比第三层材料高1.5℃；在粘度老化指数上，第一层材料比第二层材料高18.08％，第一层材料比第三层材料高39.22％；在复数模量老化指数上，第一层材料比第二层材料高34.37％，第一层材料比第三层材料高71.92％；在相位角老化指数上，第一层材料比第二层材料低1.01％，第一层材料比第三层材料低1.10％。
[0061]
表3实施例2不同老化阶段及老化环境下各层沥青材料的性能测试结果
[0062][0063]
表4实施例2中不同老化环境下各层沥青材料的物理和流变老化指数
[0064][0065]
实施例3：
[0066]
成都市地处我国西南地区、四川盆地西部、成都平原腹地、境内地势平坦，属亚热带季风性湿润气候，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点。1月平均气温6.2℃，极端最低气温-1.5℃；7月平均气温25.8℃。近5年极端最高气温平均值为38.4℃。该地区全年日照时数约为1000小时，年太阳总辐射量约为3000mj/m2。
[0067]
一种基于成都地区沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，包括以下步骤：
[0068]
(1)该地区某服役5年的高速公路设计路面厚度为：上面层厚度4cm，中面层5cm；取适量其道路建设过程中使用的原材料用于后续的试验和测试，样品原材料种类包括粗集
料、细集料、沥青胶结料、矿粉和改性剂等，并随机从其现服役路面钻芯取一定数量样品。
[0069]
(2)对路面上面层和中面层所使用的材料进行分层和防老化设计：自路表面向下0～2cm为第一层，2～4cm为第二层，4～9cm为第三层。
[0070]
(3)根据待研究沥青路面应用场域的气象资料，第一层材料的室内老化模拟参数为：采用500w高压汞灯作为紫外光辐射光源，通过调节样品距光源的距离控制样品的紫外光辐照强度为200w/m2、样品光氧老化温度为38.4(最高气温)+18℃≈57℃、年平均紫外辐射能等效室内紫外光加速老化时长＝3000mj/m2×
6％/200w/m2＝250h、进行5个单位(5
×
250h＝1250h)的室内光氧老化加速实验；
[0071]
第二层材料的室内加速老化参数为：将两组沥青混合料样品分别装入托盘后放入电热鼓风烘箱老化、老化温度为38.4+20≈59℃、室内热氧老化加速老化时长为1250h；
[0072]
第三层材料的室内加速老化参数为：将两组沥青混合料样品分别装入托盘并在托盘上覆盖一层铁板，之后放入电热鼓风烘箱老化、老化温度为38.4+12≈51℃，室内热老化加速老化时长为1250h。
[0073]
(4)依据待研究沥青路面上中面层材料组成特性分别制备各层松散沥青混合料，然后取适量各层松散材料以21～22kg/m2的松铺密度分别将其放入135℃电热鼓风烘箱中强制通风4小时，每小时用铲子翻拌一次。
[0074]
将制得的松散沥青混合料采用轮碾法成型各层材料，并使成型后的第一层材料厚度为2cm，第二层材料厚度为2cm，第三层材料厚度为5cm，同时各层材料压实度与待研究沥青路面上中面层一致。
[0075]
取适量成型后的第一层材料放入200w/m2、57℃的光氧老化箱内进行时长为1250h的室内光氧老化加速实验；同时，取适量成型后的第二层材料放入59℃的电热鼓风烘箱内进行时长为1250h的室内热氧老化加速实验；取适量成型后的第三层材料装入托盘后再在托盘上覆盖一层铁板，之后放入51℃电热鼓风烘箱内进行时长为1250h的室内热老化加速实验。
[0076]
在老化试验结束后，利用旋转蒸发器法对老化前和老化后的沥青混合料中的沥青胶结料进行抽提回收，对回收的沥青胶结料进行软化点、布氏旋转粘度和温度扫描测试，测试具体结果如表5所示。然后分别计算老化后与老化前沥青胶结料性能变化值或变化率，最后获物理老化指数(软化点增量spi和布氏旋转粘度变化率vai)和流变老化指数(复数模量变化率cai和相位角变化率pai)，如表6所示，以此分析各层材料耐老化性能和各层材料间耐老化性能差异。另一方面，将钻芯取样获得的样品按照前述分层方法逐层抽提回收现场老化的胶结料并进行相应的测试，具体测试结果剂老化指数分别如表5和表6所示。
[0077]
由表5和表6可知，与路面原位老化相似，室内模拟老化环境增加了沥青材料的软化点、粘度和复数模量但降低了沥青材料的相位角。同时，经历特定室内模拟老化和路面原位老化后的沥青材料性能及其物理和流变老化指数均较为接近，表明各层材料的室内模拟老化条件设置的合理性，可有效地模拟沥青路面各层材料在服役过程中的老化作用。此外，第一层材料的物理和复数模量指数最高，第二层材料次之，第三层材料最低，相位角老化指数结果恰好相反，验证了路面材料的梯度老化行为特性，也明确了各层材料间耐老化性能差异。
[0078]
如室内模拟老化结果表明：在软化点增量上，第一层材料比第二层材料高1.6℃，
第一层材料比第三层材料高2.1℃；在粘度老化指数上，第一层材料比第二层材料高23.8％，第一层材料比第三层材料高50.7％；在复数模量老化指数上，第一层材料比第二层材料高30.8％，第一层材料比第三层材料高83.6％；在相位角老化指数上，第一层材料比第二层材料低5.0％，第一层材料比第三层材料低7.9％。
[0079]
表5实施例3不同老化阶段及老化环境下各层沥青材料的性能测试结果
[0080][0081]
表6实施例3中不同老化环境下各层沥青材料的物理和流变老化指数
[0082][0083]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：获取待研究沥青路面应用场域的年平均太阳辐射量r
ave
和应用场域近5年每年最高气温的平均值，用于确定室内老化模拟参数；s2：以待研究沥青路面的上面层和中面层为研究对象，将上面层和中面层作为整体，以上面层表面为基准纵深向下依次划分为第一层材料、第二层材料和第三层材料；s3：针对第一层材料、第二层材料和第三层材料所处自然环境的老化条件分别进行室内加速老化试验模拟条件设计；s4：分别制备第一层材料、第二层材料和第三层材料样品，之后将各层材料样品分别在步骤s3所述的室内加速老化试验模拟条件下进行模拟老化试验，通过抽提回收并测试模拟老化试验前后各层材料样品中沥青胶结料的性能参数，以此评价所述第一层材料、第二层材料和第三层材料的耐老化性能。2.根据权利要求1所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，所述步骤s1中的室内老化模拟参数包括室内老化模拟紫外光老化强度、紫外光老化温度、室内电热鼓风烘箱老化温度和室内加速老化时长。3.根据权利要求2所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，所述步骤s1中，利用年平均太阳辐射量计算获得室内紫外光单位加速老化时长，然后基于室内紫外光单位加速老化时长获得室内加速老化时长；所述室内紫外光单位加速老化时长＝应用场域年平均太阳辐射量
×
紫外光含量/室内紫外光辐照强度；其中，紫外光辐照强度的大小是以500w高压汞灯作为紫外光辐射光源，通过调节样品距光源的距离所控制的；紫外光含量为太阳辐射中紫外光能量占太阳辐射总能量的比例，其含量在4～6％范围内。4.根据权利要求3所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，所述步骤s2中，依据沥青路面梯度老化行为特性，所述第一层材料厚度占上面层和中面层厚度总和的10％-25％、第二层材料厚度占上面层和中面层厚度总和的20％-30％，余下的为第三层材料厚度。5.根据权利要求4所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，所述步骤s3中，第一层材料使用室内紫外光灯照射样品的方式进行室内加速老化试验，设置室内老化模拟紫外光辐照强度、室内紫外光老化温度和室内加速老化时长；第二层材料和第三层材料均使用电热鼓风烘箱进行室内加速老化试验，设置室内烘箱老化温度和室内加速老化时长。6.根据权利要求1所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，所述步骤s3中：第一层材料的室内加速老化条件为：室内老化模拟紫外光辐照强度为60-400w/m2，室内加速老化时长取室内紫外光单位加速老化时长的整数倍，整数倍的范围在1-20，室内紫外光老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+18℃；第二层材料的室内加速老化条件为：电热鼓风烘箱加热，室内加速老化时长与第一层材料一致，室内电加热老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+20℃；第三层材料的室内加速老化条件为：电热鼓风烘箱加热并在材料外覆盖一层铁板或铁
皮，室内加速老化时长与第一层材料一致，室内电加热老化温度取所述应用场域近5年每年最高气温的平均值+12℃。7.根据权利要求6所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，步骤s4中：所述性能参数包括老化前后沥青胶结料的软化点sp
unaged
和sp
aged
、布氏旋转粘度v
unaged
和v
aged
以及基于动态剪切流变仪温度扫描模式下获得的复数模量c
unaged
和c
aged
及相位角pa
unaged
和pa
aged
，基于上述性能参数获得获得各层材料中沥青胶结料老化前后的软化点增量spi及布氏旋转粘度变化率vai、复数模量变化率cai和相位角变化率pai，用于评估各层材料的耐老化性能。8.根据权利要求7所述的基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，其特征在于，步骤s4具体包括如下步骤：(a)各层松散材料制备及其室内短期老化模拟：依据待研究沥青路面上中面层材料组成特性分别制备第一层材料、第二层材料和第三层材料，然后取所述各层材料以21～22kg/m2的松铺密度分别将其放入135℃电热鼓风烘箱中强制通风4小时，每小时用铲子翻拌一次，以模拟沥青混合料在实际拌和、生产和运输过程中发生的老化；(b)各层沥青混凝土材料制备：取步骤(a)所获得的样品采用轮碾法分别成型第一层材料、第二层材料和第三层材料并使其厚度满足步骤s2所设计的分层厚度，同时所述各层材料压实度与待研究沥青路面上中面层一致，分别得到第一层沥青混凝土样品、第二层沥青混凝土样品和第三层沥青混凝土样品；(c)各层材料老化：将步骤(b)制得的各层沥青混凝土样品分别按照步骤s3所述的室内加速老化试验模拟条件进行老化，得到室内加速老化后的第一层沥青混合料、第二层沥青混合料和第三层沥青混合料；(d)老化样品抽提回收与性能测试利用旋转蒸发器法对经历步骤(c)前后所获得的各层沥青混合料中的沥青胶结料分别进行抽提回收，之后对各层材料老化前后回收的沥青胶结料进行软化点、布氏旋转粘度和温度扫描测试，以获得软化点sp
unaged
和sp
aged
、布氏旋转粘度v
unaged
和v
aged
以及基于动态剪切流变仪温度扫描模式下获得的复数模量c
unaged
和c
aged
及相位角pa
unaged
和pa
aged
，基于所述参数分别计算第一层材料、第二层材料和第三层材料中沥青胶结料的软化点增量spi、布氏旋转粘度变化率vai、复数模量变化率cai和相位角变化率pai，并通过软化点增量spi和布氏旋转粘度变化率vai评价各层材料的物理老化性能；通过复数模量变化率cai和相位角变化率pai评价各层材料的流变老化性能。
技术总结
提供了一种基于沥青路面上中面层材料老化特性的室内老化模拟方法，步骤如下：1、明确待研究沥青路面应用场域的气象资料(年平均太阳辐射量、近5年年最高气温平均值等)和路面上中面层设计厚度；2、以待研究沥青路面的上面层和中面层为研究对象，将上面层和中面层作为整体进行分层厚度设计；3、确定各层材料的室内老化模拟参数；4、制备各层材料，将其放入设定的老化环境中老化一定时长，抽提回收并测试样品性能。因而，本发明对于拓展沥青路面材料室内老化模拟方法、提高新型路面材料验证和应用效率、节省沥青路面建设投资、减少路面的病害发生风险和保证路面服役寿命具有重要意义。生风险和保证路面服役寿命具有重要意义。生风险和保证路面服役寿命具有重要意义。
