В условиях ужесточения глобальных требований к долговременной эксплуатации дорожных материалов исследования старения асфальта стали ключевой темой материаловедения. Точное моделирование и оценка изменений эксплуатационных характеристик асфальта после многих лет эксплуатации имеют решающее значение для проектирования долговечных дорожных покрытий. Стандартизированная подготовка образцов остатков ускоренного старения является ключевым первым шагом в обеспечении надежных и сопоставимых данных испытаний.

I. Почему необходимы испытания на ускоренное старение?

Старение асфальта в естественной среде — это медленный процесс, включающий окисление, потерю летучих веществ и физическое затвердевание. Для быстрого получения данных о долговременных эксплуатационных характеристиках в лабораторных условиях исследователи используют ускоренные испытания на старение, имитирующие воздействие естественного старения в течение нескольких лет в контролируемых условиях высокой температуры, высокого давления и вентиляции. Полученные остатки являются прямым индикатором для оценки устойчивости асфальта к старению и его остаточного эксплуатационного потенциала.

II. Стандартизированный процесс подготовки: от старения до формования.

1. Выполнение тестов на старение

Отправной точкой подготовки является проведение стандартного ускоренного испытания на старение. В настоящее время наиболее широко используемым методом является испытание в сосуде для старения под давлением (PAV). Этот метод помещает асфальтовую пленку, прошедшую кратковременное старение (например, обработку RTFOT во вращающейся тонкопленочной печи), в среду с высокой температурой (обычно 90-110°C) и высоким давлением воздуха (2,1 МПа) на определенный период времени (обычно 20 часов), чтобы имитировать долговременное старение дорожного асфальта в течение 5-10 лет.

Ключевым международным стандартом, которому следует придерживаться в данном случае, является ASTM D6521 «Стандартная процедура внедрения для сосудов, подвергающихся ускоренному старению битумных клеев под давлением» или AASHTO R 28. Этот стандарт строго определяет параметры оборудования, контейнеры для образцов, контроль температуры и давления, а также процедуры безопасности и является краеугольным камнем для обеспечения единообразных условий старения в различных лабораториях по всему миру.

2. Восстановление и обработка остатков старения

После проведения испытания PAV остатки состаренного асфальта из нескольких чаш из нержавеющей стали необходимо тщательно объединить и собрать. Обычно это делается путем нагревания (при температуре, строго контролируемой до минимума для удобства переливания, как правило, не превышающей 163 °C) и соскабливания для сбора их в одну емкость. Для обеспечения однородности остатков необходимо аккуратное и тщательное перемешивание, но следует избегать чрезмерного перемешивания, чтобы предотвратить образование пузырьков воздуха или дополнительное термическое старение.

3. Изготовление и подготовка образцов

В зависимости от требований к последующим эксплуатационным испытаниям (таким как динамическая сдвиговая реология (DSR), реология изгибающего луча (BBR), реология прямого растяжения (DT) и т. д.), гомогенизированный состаренный асфальт заливается в специальные стандартные формы.

Образец DSR: Тонкий слой асфальта определенной толщины заливается между двумя параллельными или коническими формами.

Образец BBR: Небольшой балочный образец, отлитый и обрезанный до стандартных размеров.

После отливки образец должен быть надлежащим образом подготовлен при заданных температурных и временных условиях для устранения термической предыстории и внутренних напряжений, чтобы привести его в стабильное состояние, необходимое для испытаний.

III. Краеугольный камень контроля качества: международные стандарты во всем мире.

Каждый этап подготовки образцов осуществляется в соответствии с международными стандартами. Помимо стандарта ASTM D6521 для процесса старения, упомянутого выше, существуют также подробные спецификации для этапа формования образцов.

Например, при подготовке образцов для определения реологических свойств состаренного асфальта необходимо строго соблюдать особые требования к размерам образцов, методу их изготовления и температурному режиму, изложенные в стандарте AASHTO T 315 «Стандартный метод определения реологических свойств асфальтовых вяжущих с помощью динамического сдвигового реометра». Этот стандарт гарантирует точность размеров и отсутствие дефектов в подготовленных образцах, обеспечивая тем самым точное отражение реологических данных о свойствах материала и позволяя проводить эффективное сравнение в глобальном масштабе.

Соответствие этим международным стандартам означает, что результаты наших исследований могут быть согласованы с передовыми международными достижениями, обеспечивая надежную и достоверную информационную поддержку для разработки более устойчивого к старению модифицированного асфальта и оптимизации совместимости переработанного асфальта.

IV. На пути к более долговечному дорожному будущему

Стандартизированная подготовка образцов остатков после ускоренного старения действует как точная линейка, помогая нам измерить влияние времени на асфальтовые материалы. Это не просто лабораторная процедура, а ключевое звено, связывающее исследования и разработки материалов, прогнозирование характеристик и инженерную практику. Строго придерживаясь международных стандартов, таких как ASTM и AASHTO, мы можем извлекать достоверную информацию из смоделированных «времен ускорения», тем самым направляя проектирование более долговечных, надежных и экономически эффективных дорожных конструкций.

Точная подготовка, взгляд в будущее. По мере углубления исследований механизмов старения материалов и все большей унификации глобальных стандартов этот стандартизированный метод подготовки образцов будет и впредь вносить значительный вклад в повышение устойчивости и надежности дорожной инфраструктуры.