本发明属于功能性路面材料老化评价领域，具体地，涉及一种聚合物混合料抗老化性能的评价方法。
背景技术：
聚氨酯是一种高分子材料，其主要特征是其分子链含有多个重复的“氨基甲酸酯”基团。它不仅具有橡胶的弹性，而且具有橡胶的强度和优异的加工性能。塑料的双重优势可以被视为橡胶和塑料优异性能的结合。将聚氨酯代替沥青与矿料进行拌和形成的聚合物混合料具有优于沥青混合料的使用性能，但是聚氨酯与沥青属于两种物理化学性能上相差较大的产品，对于沥青材料的试验方法未必适用于聚合物混合料的性能评价。
聚氨酯目前在道路领域有着很广泛的应用，其在使用过程中会受到外界自然因素的影响而发生老化现象，从而引起高分子聚合物材料胶物理化学性能下降，附着力降低，影响正常使用。结合料在混合料中起着对集料的粘结作用，在混合料的强度构成中占据着关键性作用。在道路的长期使用中，混合料必不可少的会出现老化，主要是混合料中高分子聚氨酯结合料的老化，从而导致混合料整体强度的下降，出现剥落等现象，影响驾驶员的行车舒适性，减少路面结构的使用寿命。因此，针对聚合物混合料进行抗老化性能评价必不可少。
公开号为cn109709262a的中国发明专利申请公开了一种基于电位滴定的聚合物改性沥青老化评价方法，属于道路工程技术领域，包括以下步骤：(1)将改性沥青样品进行老化处理；(2)将改性沥青样品溶解于有机溶剂中，配置成用于滴定测试的待测液，采用电位滴定法对待测液进行滴定测试，获取未老化处理、老化处理后的改性沥青样品的碘值；(3)计算老化处理后的碘值变化率，用于评价沥青的老化程度。
但是，这样的评价方法存在如下缺陷：该方法仅能对聚合物改性沥青的老化性能进行评价，并不能反映混合料老化后的性能，且聚氨酯与聚合物改性沥青在密度、相对分子质量、极性、溶解度参数等方面差异较大，此方法并不能够对其老化性能进行合理、准确的评价。因此采用试件飞散前后劈裂强度损失的方法更能准确的评价聚合物混凝土的抗老化性能。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种评价聚合物混合料抗老化性能的方法。路面在使用的过程中在外部温度、阳光、空气、水等因素的作用下胶结料可能会失去粘性、强度变差、变脆，在荷载的作用下会导致结合料与矿料脱离，使路面发生破坏。针对不同条件下聚合物混合料的抗老化性能评价，有利于我们更好的了解路面的使用情况，有利于保障行车的舒适性与安全。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚合物混合料抗老化性能的评价方法，包括如下步骤：
步骤一、对试件进行老化处理；
步骤二、老化处理后的试件进行飞散试验；
步骤三、通过试件飞散后的强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能。
优选的是，步骤一中，老化处理是在紫外线加速耐候试验机中进行。
上述任一方案优选的是，步骤一中，试件进行老化处理之前，对试件进行养生。
上述任一方案优选的是，试件为马歇尔试件。
上述任一方案优选的是，成型试件之前，包括：
步骤(1)：对矿料进行筛分，确定矿料级配曲线；
步骤(2)：确定聚合物结合料的最佳用量；
然后，按照配合比设计成型马歇尔试件。
上述任一方案优选的是，成型试件包括以下步骤：
(a)将矿料按照配合比拌和好于拌和锅中拌和90s；其中矿料为粗集料与细集料，粗集料为碎石，细集料为天然砂或机制砂；
(b)将聚氨酯结合料中添加催化剂并搅拌均匀；
(c)将步骤(a)得到的拌和后的矿料集料与步骤(b)中得到的聚氨酯结合料放入拌和锅中拌和90s，得到初步混合料；
(d)加入矿料中的矿粉与初步混合料拌和90s，得混合料；
(e)将拌和好的混合料在空气中放置40min；
(f)采用马歇尔击实的方法成型试件，双面分别击实50次。
上述任一方案优选的是，步骤(b)中，催化剂为乙酸苯汞，催化剂用量0.5-1.5％，其中，25℃试验温度，催化剂推荐用量1％的，5℃试验温度时推荐0.5％的催化剂用量，45℃试验温度时推荐1.5％的催化剂用量，其余温度催化剂用量可通过线性内插法取值。
上述任一方案优选的是，对试件进行养生的条件为在温度80℃、湿度30％恒温恒湿箱中养生48h。
上述任一方案优选的是，步骤(1)中，混合料采用ogfc类型的沥青混合料，其属于骨架空隙型结构，空隙率较大，接受到紫外光照辐射面积更大，可较好体现聚合物混合料的抗老化性能。
上述任一方案优选的是，步骤(2)中，聚氨酯结合料为热固型材料时，根据关键技术指标确定最佳结合料的用量。
上述任一方案优选的是，步骤一中：紫外线加速耐候老化箱采用光照辐射方式对成型好的马歇尔试件进行老化，一个马歇尔试件聚合物混合料用量为1700g，尺寸为φ101.6mm*63.5mm；老化条件为采用8根uvb-340型紫外荧光灯进行辐射，辐照度为160w·m-2，试验温度为60℃；分别选取0h、170h、341h和511h四个老化时间点进行研究，分别模拟户外0个月、4个月、8个月和12个月的紫外辐射。
上述任一方案优选的是，步骤二中：飞散试验主要包括以下步骤：
(i)将马歇尔试件放入20℃的水中养生20h；
(ii)将马歇尔试件取出并擦干表面的水分；
(iii)将试件放入洛杉矶试验仪中，不加钢球，盖紧盖子(1次只能进行一个试件)。
(iv)开动洛杉矶试验机，以30～33r/min的转速旋转300转。
(v)打开试验机盖子，取出试件并对试件的劈裂强度进行测试。
上述任一方案优选的是，步骤三中：通过紫外老化及飞散后的马歇尔劈裂强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能，
本发明的有益效果：聚合物类材料在固化后会形成一层聚合物薄膜，其具有一定的柔韧性与弹性，在肯塔堡飞散试验的过程中，聚合物所形成的薄层会阻碍矿料从内部脱离，导致虽然材料已出现由于结合料的黏结性下降而丧失原有支撑结构的情况，但是由于聚合物薄膜的作用外部并无明显掉料及损坏的现象，因此仅采用肯塔堡飞散试验无法准确评价聚合物混合料的抗老化性能，而采用试件飞散前后劈裂强度损失的方法来评价聚合物混凝土的抗老化性能更加准确。
附图说明
图1是按照本发明的新型聚合物混凝土桥面铺装材料抗老化性能的评价方法的一优选实施例的级配曲线图。
图2是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量-毛体积密度关系图。
图3是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量-孔隙率关系图。
图4是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量-稳定度关系图。
图5是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量-流值关系图。
图6是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量—标准飞散损失关系图。
图7是图1所示矿料级配的实施例不同胶粘剂含量-摩擦系数关系图。
图8是图1所示矿料级配的实施例不同时间节点的飞散质量损失(％)。
图9是图1所示矿料级配的实施例不同时间节点的飞散强度损失(％)。
具体实施方式
为了更加正确、清楚地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图进行进一步的说明、解释。
实施例1
本实施例中，聚合物混合料以聚氨酯为结合料、以石灰岩为矿料，对本发明的内容进行说明。
聚合物混合料试件成型：
步骤(1)：对矿料进行筛分，确定矿料级配曲线；
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，采用马歇尔设计方法进行聚合物混合料的配合比设计。ogfc聚合物混合料配合比设计缺乏成熟的规范作为参考，因为进行配合比设计时以体积指标与关键路用性能指标作为控制最佳胶用量的技术要求。
ogfc沥青混合料大空隙结构的特点，与密级配沥青混合料相比，集料之间属于―点-点‖接触，嵌挤面小，结构强度先天不足，而且ogfc沥青混合料空隙较大，更容易产生老化，在水、热、荷载等因素综合作用下混合料容易产生剥落、飞散等病害。因此本实验选取ogfc-13作为聚合物混合料的级配，级配曲线如图1所示。
步骤(2)：确定聚合物结合料聚氨酯的最佳用量；
对于大孔隙高分子聚合物混合料胶粘剂用量，首先参照ogfc沥青混合料沥青用量确定的经验公式进行计算
a＝(2 0.02a 0.04b 0.08c 0.14d 0.3e 0.6f 1.6g)/48.74
pa＝h×a×γb
假设大孔隙高分子聚合物混合料的胶粘剂膜厚度14μm，通过计算，得胶粘剂用量为5％。以5％的胶粘剂用量为中心，以±1％为级差取5个胶粘剂用量进行聚合物混合料试件成型。不同胶粘剂含量的性能如图2-7所示。
ogfc聚合物混合料既要满足混合料在使用过程中对路用性能的要求，又要确保能够实现有效的路面排水。因此基于性能平衡的因素，确定ogfc-13聚合物混合料最佳胶石比为5.8％。
步骤(3)按照配合比设计成型马歇尔试件，步骤如下：
(a)将矿料按照配合比于拌和锅中拌和90s；其中矿料为粗集料与细集料，粗集料为碎石，细集料为天然砂或机制砂；
(b)将聚氨酯结合料中添加催化剂并搅拌均匀；
(c)将步骤(a)得到的拌和后的矿料集料与步骤(b)中得到的聚氨酯结合料放入拌和锅中拌和90s，得到初步混合料；
(d)加入矿料中的矿粉与初步混合料拌和90s，得混合料；
(e)将拌和好的混合料在空气中放置40min；
(f)采用马歇尔击实的方法成型试件，双面分别击实50次。
其中，步骤(b)中，催化剂为乙酸苯汞，催化剂用量0.5-1.5％，其中，25℃试验温度，催化剂推荐用量1％的，5℃试验温度时推荐0.5％的催化剂用量，45℃试验温度时推荐1.5％的催化剂用量，其余温度催化剂用量可通过线性内插法取值。
对试件进行养生：在温度80℃、湿度30％恒温恒湿箱中养生48h。
对聚合物混合料抗老化性能进行评价，步骤如下：
步骤一、对试件进行老化处理；
紫外线加速耐候老化箱采用光照辐射方式对成型好的马歇尔试件进行老化，一个马歇尔试件聚合物混合料用量为1700g，尺寸为φ101.6mm*63.5mm；老化条件为采用8根uvb-340型紫外荧光灯进行辐射，辐照度为160w·m-2，试验温度为60℃；分别选取0h、170h、341h和511h四个老化时间点进行研究，分别模拟户外0个月、4个月、8个月和12个月的紫外辐射；
实验室内通过紫外老化箱对聚合物混合料进行加入紫外老化，老化箱并非本发明新创，只要能达到辐照度为160w·m-2即可。
按照室内与室外紫外线辐射总量相等的原则进行人工老化时长的换算，换算公式如下，换算结果如表1所示。
表1紫外老化时间换算表
将成型好的马歇尔试件放置在紫外老化箱中，分别选取0h、170h、341h和511h四个老化时间点进行研究，分别模拟户外0个月、4个月、8个月和12个月的紫外辐射。
步骤二、老化处理后的试件进行飞散试验；步骤如下：
(i)将马歇尔试件放入20℃的水中养生20h；
(ii)将马歇尔试件取出并擦干表面的水分；
(iii)将试件放入洛杉矶试验仪中，不加钢球，盖紧盖子(1次只能进行一个试件)。
(iv)开动洛杉矶试验机，以30～33r/min的转速旋转300转。
(v)打开试验机盖子，取出试件并对试件的劈裂强度进行测试。
将不同时间节点的马歇尔试件取出，对其飞散质量损失进行测试，结果如表2和图8所示。
表2不同老化时间的飞散质量损失(％)
由图8可以看出，随着紫外老化时间的增加，聚合物混合料飞散质量损失很小，且远小于规范上要求的20％。但是由于聚合物混合料同沥青混合料不同，聚氨酯形成的薄膜会将石料包裹在一起，但是已经丧失了混合料本身的强度，因此，我们提出采用飞散后的强度损失来评价聚合物混合料的粘结性能。
步骤三、通过试件飞散后的强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能：
通过紫外老化及飞散后的马歇尔劈裂强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能，
换算后的飞散强度损失(％)如图9所示。
由图9可以看出，经老化后的飞散强度损失与飞散质量损失呈现了两种不同的发展趋势，因为作为粘结料的聚氨酯在高强紫外光照条件下已经逐渐丧失了其粘结性能，骨架已经无法支撑混合料的结构，但是聚氨酯形成的聚氨酯薄膜导致聚合物混合料的飞散损失很小，提出采用强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能，更合理，更准确，更接近实际。
需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种聚合物混合料抗老化性能的评价方法，包括如下步骤：
步骤一、对试件进行老化处理；
步骤二、老化处理后的试件进行飞散试验；优选飞散试验包括以下步骤：
(i)将马歇尔试件放入20℃的水中养生20h；
(ii)将马歇尔试件取出并擦干表面的水分；
(iii)将试件放入洛杉矶试验仪中，不加钢球，盖紧盖子；
(iv)开动洛杉矶试验机，以30～33r/min的转速旋转300转；
(v)打开试验机盖子，取出试件并对试件的劈裂强度进行测试；
步骤三、通过试件飞散后的强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能。
2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于：步骤一中，老化处理是在紫外线加速耐候试验机中进行；优选老化处理时，辐照度为160w·m-2，试验温度为60℃；分别选取0h、170h、341h和511h四个老化时间点进行研究，分别模拟户外0个月、4个月、8个月和12个月的紫外辐射。
3.如权利要求2所述的评价方法，其特征在于：步骤一中，试件进行老化处理之前，对试件进行养生，优选对试件进行养生的条件为在温度80℃、湿度30％恒温恒湿箱中养生48h。
4.如权利要求3所述的评价方法，其特征在于：试件为马歇尔试件。
5.如权利要求4所述的评价方法，其特征在于：成型试件之前，包括：
步骤(1)：对矿料进行筛分，确定矿料级配曲线；
步骤(2)：确定聚氨酯结合料的最佳用量；
然后，按照配合比设计成型马歇尔试件。
6.如权利要求5所述的评价方法，其特征在于：成型试件包括以下步骤：
(a)将矿料按照配合比于拌和锅中拌和，其中矿料为粗集料与细集料，粗集料为碎石，细集料为天然砂或机制砂；
(b)将聚氨酯结合料中添加催化剂并搅拌均匀；
(c)将步骤(a)得到的拌和后的矿料集料与步骤(b)中得到的聚氨酯结合料放入拌和锅中拌和，得到初步混合料；
(d)加入矿料中的矿粉与初步混合料拌和，得混合料；
(e)将拌和好的混合料在空气中放置；
(f)采用马歇尔击实的方法成型试件，双面分别击实。
7.如权利要求6所述的评价方法，其特征在于：步骤(b)中，催化剂为乙酸苯汞，催化剂用量0.5-1.5％；其中，25℃试验温度，催化剂推荐用量1％的，5℃试验温度时推荐0.5％的催化剂用量，45℃试验温度时推荐1.5％的催化剂用量，其余温度催化剂用量可通过线性内插法取值。
8.如权利要求7所述的评价方法，其特征在于：步骤(1)中，混合料采用ogfc类型的沥青混合料。
9.如权利要求8所述的评价方法，其特征在于：步骤(2)中，聚氨酯结合料为热固型材料，根据关键技术指标确定最佳结合料的用量。
10.如权利要求9所述的评价方法，其特征在于：通过紫外老化及飞散后的马歇尔劈裂强度损失来评价聚合物混合料的抗老化性能，
