世界各地的瀝青路面都暴露在極端條件下。密封劑直接涂在降解的瀝青上使路面恢復(fù)如新。密封劑必須粘附在現(xiàn)有路面上提供保護(hù)。目前路面密封劑的預(yù)期耐久性約為 3 至 4 年。 

Q-Lab 審查了幾種測試方法，以確定哪種條件能更好地加速測試瀝青密封劑的耐久性。該密封劑涂在車道和道路材料上，以測試天氣影響（圖 1）。

圖1： 路面密封劑的典型應(yīng)用

與油漆和塑料等其他材料相比，該產(chǎn)品更容易受到水滲透和凍結(jié)等“非傳統(tǒng)”影響。鋪路和密封劑的故障包括開裂、侵蝕和褪色（圖 2）。

圖2：典型的路面損壞

問題陳述

制造商需要一種能夠準(zhǔn)確預(yù)測道路密封劑長期曝曬情況的加速測試。目前唯一有效的測試是長時間戶外測試。 

有時加速測試方法并不具備重現(xiàn)最終使用環(huán)境所需的所有條件。在相同的條件下，使用標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的傳統(tǒng)實驗室測試不足以導(dǎo)致該產(chǎn)品產(chǎn)生與實際環(huán)境或北方戶外測試一樣的變質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)測試通常不包括任何冷凍步驟，或者可能沒有向測試樣本注入足夠的水。 

加速試驗必須準(zhǔn)確，但速度也必須足夠快，以便對配方進(jìn)行多次修改。良好的加速試驗允許在受控條件下評估樣品，并且可以在一年中的任何時間進(jìn)行。 

學(xué)習(xí)

有一種加速方法脫穎而出，成為解決此問題的可能方法，即Q-TRAC 太陽能聚光器測試，采用每日浸泡/冷凍/解凍循環(huán)。該測試最初是為工廠涂層硬紙板壁板開發(fā)的，并發(fā)布為 ASTM D5722 標(biāo)準(zhǔn)。最近，該測試已成功用于測試瀝青屋頂材料，因此它很可能也適用于道路密封劑。

使用相同樣本對其他幾種測試方法進(jìn)行了評估作為比較：

測試 1：加速測試 ASTM G154 循環(huán) 7，持續(xù) 600 小時
測試 2：加速測試 SAE J2527 1000 小時
測試 3：ASTM G90 噴霧 1 持續(xù) 90 天
測試 4：ASTM G90 浸泡冷凍 90 天
測試 5：ASTM G90 溫度限制和噴霧 2，持續(xù) 90 天
測試 6：佛羅里達(dá)州戶外 12 個月
測試 7：亞利桑那州戶外 12 個月

3 種不同密封劑，每種做成15組復(fù)制品，進(jìn)行7 種不同的加速老化測試。一個樣本被保留為原始樣本，另外兩個樣本進(jìn)行測試。定期評估樣本的劣化情況并拍照。作為基準(zhǔn)參考，我們使用了在威斯康星州的水平架上暴露了 21 個月的樣本（圖 3）。

圖3： 威斯康星州的戶外暴曬

成果

實驗室測試未導(dǎo)致樣本發(fā)生任何顯著變化（圖 5）。條件還不足以引發(fā)故障或產(chǎn)生威斯康星州暴露中出現(xiàn)的劣化。從這些結(jié)果中吸取教訓(xùn)，我們可以建議其他更好、更快的實驗室測試，但本研究僅研究了標(biāo)準(zhǔn)曝曬測試。

圖5： 實驗室測試結(jié)果顯示幾乎沒有變化

在戶外測試中，佛羅里達(dá)州表現(xiàn)出一些相同的劣化，但不足以進(jìn)行所需的區(qū)分。亞利桑那州測試中暴露的許多樣品沒有明顯的劣化。水量可能降低了亞利桑那州測試的速度，而缺乏冰凍則減慢了佛羅里達(dá)州測試的速度。佛羅里達(dá)州測試的劣化速度較慢 - 通常比北方暴露速度快 - 排除了將其作為合適測試的可能性。

所有太陽能聚光器測試在使樣品產(chǎn)生缺陷方面都表現(xiàn)得更好，并且與威斯康星州的戶外曝曬情況非常吻合。Q-TRAC 浸泡/冷凍/解凍 (SFT) 測試中的樣本是唯一顯示出可辨別差異的測試結(jié)果（圖 5 和表 1）。我們能夠?qū)⑺袠颖痉譃槿箢悾鹤罴选⒅械群妥畈?。Q-TRAC SFT 測試正確地識別了戶外測試中表現(xiàn)最好的三個樣本。

圖5: Q-TRAC S/F/T 與戶外威斯康星州的照片對比

表1： Q-TRAC S/F/T 與戶外威斯康星州的定性比較

并非所有 Q-TRAC 循環(huán)都能有效區(qū)分性能。在溫控測試中觀察到的退化程度最低，可能是因為樣品未達(dá)到黑色樣品上的溫度，而噴霧 1（白天）循環(huán)很可能不足以讓足夠的水滲透到樣品中。

結(jié)語

在我們的研究中，正確重現(xiàn)威斯康星州在測試時間段內(nèi)實時戶外測試的相對速率和性能的最佳曝曬測試是 Q-TRAC 浸泡/冷凍/解凍測試。用太陽能聚光器進(jìn)行 90 天的曝曬能夠準(zhǔn)確預(yù)測 2 年曝曬的性能。 

備注 

ASTM D5722 測試方法使用 Q-TRAC 太陽能聚光器將樣品在白天暴露于噴霧 1（白天）循環(huán)中。在一天結(jié)束時，將樣品從暴露位置移出，并放置在環(huán)境溫度的水浴中一小時。將樣品移至 0 °C 的冰箱中過夜，早上解凍，然后放回太陽能聚光器進(jìn)行曝曬。