模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法

1.本发明涉及沥青老化模拟技术领域，尤其涉及一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法。


背景技术：

2.沥青作为一种有机高分子化合物，在使用过程中由于光、氧和热的影响会与多数高分子材料一样发生缓慢老化，出现变硬变脆的现象，即沥青紫外老化，为了提高沥青路面的抗老化能力以及沥青路面的使用寿命，往往需要进行室内紫外老化模拟。
3.相关技术中，主要是通过对沥青进行持续、短时间以及高光强的紫外照射以进行室内紫外老化模拟。该方法会使沥青膜表面迅速发生老化，又由于沥青老化部分与未老化部分的物质交换速率小于沥青老化速率，因此在持续紫外光照射下沥青表面会迅速形成一层完全老化的沥青“硬壳”，导致直接受紫外辐照的沥青吸收光能的效率迅速下降甚至不再吸收，造成后续的紫外辐照“浪费”；除此之外，相关室内模拟中的紫外光强变化较为平和，室内模拟仅依靠大光强与长时间光照对沥青进行老化，使得模拟效果与实际情况差别较大，导致室内模拟效果不佳。


技术实现要素：

4.本发明提供一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，用以解决现有技术中模拟效果不佳的缺陷，提高模拟效果。
5.本发明提供一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，包括：基于目标区域的实际气候数据，确定第一时间段内多个阶段对应的标准气候数据；基于任一阶段对应的标准气候数据分别对沥青试样进行多个第一时长的持续室内光照，分别获取任一阶段下所述多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量，基于所述第一复数模量从所述多个阶段中确定目标阶段，并基于所述多个第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长；基于所述目标阶段对应的标准气候数据，对经所述目标阶段对应的多个第一时长中目标第一时长持续室内光照后的沥青试样进行多个第二时长的无光照放置处理，基于所述多个第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
6.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述基于所述第一复数模量从所述多个阶段中确定目标阶段，并基于所述多个第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长，包括：将所述多个阶段中最快达到平台期的第一复数模量对应的第一时长确定为所述目标第一时长，将所述最快达到平台期的第一复数模量对应的阶段确定为所述目标阶段；基于所述目标第一时长、所述目标阶段和所述实际气候数据，确定各阶段对应的
单周期光照时长。
7.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述基于所述目标第一时长、所述目标阶段和所述实际气候数据，确定各阶段对应的单周期光照时长，包括：基于所述实际气候数据，确定各阶段对应的月平均白昼时长；分别获取各阶段对应的月平均白昼时长与所述目标阶段对应的月平均白昼时长的第一比值；基于所述目标第一时长和所述第一比值，确定各阶段对应的单周期光照时长。
8.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述平台期通过如下步骤确定：刮取所述沥青试样的表层试样进行动态剪切流变试验，分别获取所述多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量；在相邻的所述第一时长所对应的所述沥青试样的第一复数模量的变化率不超过目标阈值的情况下，确定所述相邻的所述第一时长中前一个所述第一时长所对应的沥青试样达到所述平台期。
9.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述基于所述多个第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长，包括：分别获取所述目标阶段下所述多个第二时长所对应的沥青试样的第二复数模量；将达到平台期的所述第二复数模量对应的第二时长确定为目标第二时长；基于所述目标第二时长、所述目标阶段和所述实际气候数据，确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
10.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述基于所述目标第二时长、所述目标阶段和所述实际气候数据，确定各阶段对应的单周期暗黑时长，包括：基于所述实际气候数据，确定各阶段对应的月平均夜晚时长；分别获取各阶段对应的月平均夜晚时长与所述目标阶段对应的月平均夜晚时长的第二比值；基于所述目标第二时长和所述第二比值，确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
11.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，在所述基于所述多个第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长之后，所述方法还包括：基于所述实际气候数据，确定室内周期数量；基于所述室内周期数量、所述各阶段对应的单周期光照时长和所述各阶段对应的单周期暗黑时长，确定室内老化总时长。
12.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述基于所述实际气候数据，确定室内周期数量，包括：基于所述实际气候数据，确定所述目标区域对应的年平均室外紫外辐照总量；基于所述标准气候数据和所述各阶段对应的单周期光照时长，确定单周期室内紫外辐照总量；
基于所述年平均室外紫外辐照总量和所述单周期室内紫外辐照总量，确定所述室内周期数量；或者，基于所述实际气候数据，确定所述目标区域对应的年平均室外温湿度变化周期数量；基于所述年平均室外温湿度变化周期数量，确定所述室内周期数量。
13.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述标准气候数据包括：各阶段对应的标准湿度参数、各阶段对应的标准光照强度参数、各阶段对应的标准光照期间温度参数以及各阶段对应的标准暗黑期间温度参数中的至少一项。
14.根据本发明提供的一种模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，所述实际气候数据包括：所述目标区域每个月对应的月平均太阳辐照强度、所述目标区域每个月对应的月平均紫外辐照总量、所述目标区域每个月对应的月平均日间温度、所述目标区域每个月对应的月平均白昼时长、所述目标区域每个月对应的月平均夜晚时长、所述目标区域每个月对应的月平均夜间温度以及所述目标区域每个月对应的月平均相对湿度中的至少一项。
15.本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过目标区域的实际气候数据确定一个室内周期中各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长，并在一个室内周期内，基于各个阶段对应的单周期光照时长和单周期暗黑时长依次进行光暗交替紫外老化模拟，能够有效模拟真实环境中的昼夜交替以及紫外光照变化的情况，减少室内模拟环境与真实环境的差异，从而提高室内老化模拟自然环境实际老化的效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的流程示意图；图2是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的原理示意图之一；图3是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的原理示意图之二；图4是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的原理示意图之三；图5是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的原理示意图之四；图6是本发明提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法的
原理示意图之五。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.下面结合图1至图6描述本发明的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法。
20.如图1所示，该模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法包括：步骤110、步骤120和步骤130。
21.需要说明的是，模拟昼夜交替的沥青室内紫外老化参数，可以包括：多个阶段对应的标准气候数据、各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长中的至少一种。
22.下面将对多个阶段对应的标准气候数据、各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长的确定方式进行具体说明。
23.步骤110、基于目标区域的实际气候数据，确定第一时间段内多个阶段对应的标准气候数据；在该步骤中，目标区域为在进行室内紫外老化模拟时所需模拟的室外区域。
24.目标区域可以为任意省份或任意城市等。
25.第一时间段可以为一年或者其他时间段。
26.阶段的数量可以基于实际需求以及第一时间段的范围进行设置，如在第一时间段为一年的情况下，可以将多个阶段设置为4个阶段或其他整数阶段，本发明不作限定。
27.在实际执行过程中，可以根据目标区域的季节变化将多个阶段划分为四个阶段，每个阶段对应一个季节。
28.可以理解的是，基于实际气候数据将一年划分为多个阶段，以对应一年中的多个季节，从而能够有效模拟真实环境下的季节变化。
29.在一些实施例中，实际气候数据可以包括：目标区域每个月对应的月平均太阳辐照强度、目标区域每个月对应的月平均紫外辐照总量、目标区域每个月对应的月平均日间温度、目标区域每个月对应的月平均白昼时长、目标区域每个月对应的月平均夜晚时长、目标区域每个月对应的月平均夜间温度以及目标区域每个月对应的月平均相对湿度中的至少一项。
30.在该实施例中，每个月对应的月平均太阳辐照强度为该月每天对应的实际室外太阳辐照强度之和的平均值。
31.每个月对应的月平均紫外辐照总量为该月每天对应的实际室外紫外辐照量之和的平均值。
32.每个月对应的月平均日间温度为该月每天对应的实际室外日间温度之和的平均值。
33.每个月对应的月平均白昼时长为该月每天对应的实际白昼时长之和的平均值。
34.每个月对应的月平均夜晚时长为该月每天对应的实际夜晚时长之和的平均值。
35.每个月对应的月平均夜间温度为该月每天对应的实际室外夜间温度之和的平均值。
36.每个月对应的月平均相对湿度为该月每天对应的实际室外夜间相对湿度之和的平均值。
37.例如，以目标区域3月~5月对应的实际气候数据为参考设置老化过程的第一阶段的参数；以目标区域6月~8月对应的实际气候数据为参考设置老化过程的第二阶段的参数；以目标区域9月~11月对应的实际气候数据为参考设置老化过程的第三阶段的参数；以目标区域12月~2月对应的实际气候数据为参考设置老化过程第四阶段参数。
38.标准气候数据为进行室内老化的模拟老化参数。
39.标准气候数据为对各阶段的实际气候数据进行数据处理后所得到的。
40.在一些实施例中，标准气候数据可以包括：各阶段对应的标准湿度参数、各阶段对应的标准光照强度参数、各阶段对应的标准光照期间温度参数以及各阶段对应的标准暗黑期间温度参数中的至少一项。
41.在划分得到四个阶段，并获取目标区域的月平均太阳辐照强度、月平均紫外辐照总量、月平均日间温度、月平均白昼时长、月平均夜晚时长、月平均夜间温度以及月平均相对湿度等实际气候数据之后，即可基于实际气候数据，确定目标区域对应的各阶段的标准湿度参数、标准光照期间温度参数、标准暗黑期间温度参数以及标准光照强度参数等参数，作为各阶段对应的标准气候数据以及模拟老化过程中的各阶段对应的模拟参数。
42.下面对各个标准气候数据的确定方式进行说明。
43.在一些实施例中，各阶段对应的标准湿度参数的确定方式可以包括：将该阶段所包括的全部月份所对应的月平均相对湿度之和的平均值，确定为该阶段对应的标准湿度参数。
44.在一些实施例中，标准光照期间温度参数可以通过如下公式确定：其中，为第阶段对应的标准光照期间温度参数，为第阶段对应的月平均日间温度，为第阶段对应的室外月平均太阳辐照强度，其中，为正整数。
45.可以理解的是，第阶段对应的月平均日间温度，为第阶段所包括的全部月份所对应的月平均日间温度之和的平均值。
46.第阶段对应的室外月平均太阳辐照强度，为第阶段所包括的全部月份所对应的月平均太阳辐照强度之和的平均值。
47.在一些实施例中，标准暗黑期间温度参数可以通过如下公式确定：其中，为第阶段对应的标准黑期间温度参数，为第阶段对应的月平均夜间温度，其中，为正整数。
48.可以理解的是，第阶段对应的月平均夜间温度，为第阶段所包括的全部月份所
对应的月平均夜间温度之和的平均值。
49.在一些实施例中，标准光照强度参数可以通过如下公式确定：其中，为第阶段对应的标准光照强度参数，为第阶段对应的室外月平均太阳辐照强度，为室内相对于室外的老化倍率，其中，为正整数。
50.需要说明的是，的数值可以基于实际情况自定义，如设置为5倍等，本发明不作限定。
51.下面以阶段数量为4，以目标区域为b市为例对步骤110的实现过程进行说明。
52.通过气象资料，获取b市实际气候数据如下：3月~5月：日间平均温度为22℃，夜间平均温度为9.5℃，平均湿度为48%，平均紫外辐照强度为15w/
㎡
，太阳辐射强度为0.3kw/
㎡
，白昼时长为13.23h，夜晚时长为10.77h；6月~8月：日间平均温度为32.6℃，夜间平均温度为22.6℃，平均湿度为71%，平均紫外辐照强度为27w/
㎡
，太阳辐射强度为0.54kw/
㎡
，白昼时长为14.46h，夜晚时长为9.54h；9月~11月：日间平均温度为18.6℃，夜间平均温度为9℃，平均湿度为62%，平均紫外辐照强度为10w/
㎡
，太阳辐射强度为0.2kw/
㎡
，白昼时长为11.2h，夜晚时长为12.8h；12月~2月：日间平均温度为6.3℃，夜间平均温度为3℃，平均湿度为45%，平均紫外辐照强度为5w/
㎡
，太阳辐射强度为0.1kw/
㎡
，白昼时长为10h，夜晚时长为14h。
53.基于b市实际气候数据，将一年划分为四个阶段，并基于上述公式确定各阶段对应的标准气候数据如下：第一阶段（3月~5月）：标准光照强度参数为75w/
㎡
，标准光照期间温度参数为31℃，标准暗黑期间温度参数为11.7℃，标准湿度参数为48%；第二阶段（6月~8月）：标准光照强度参数为135w/
㎡
，标准光照期间温度参数为43℃，标准暗黑期间温度参数为29.5℃，标准湿度参数为71%；第三阶段（9月~11月）：标准光照强度参数为50w/
㎡
，标准光照期间温度参数为25℃，标准暗黑期间温度参数为11℃，标准湿度参数为62%；第四阶段（12月~2月）：标准光照强度参数为25w/
㎡
，标准光照期间温度参数为7.6℃，标准暗黑期间温度参数为3℃，标准湿度参数为45%。
54.在一些实施例中，各阶段对应的光照周期与暗黑周期之间的光照强度变化可以表现为垂直变化，即在光照周期保持以该周期对应的标准光照强度参数进行光照，在暗黑周期保持光照强度为零。
55.在该实施例中，通过将光照周期与暗黑周期之间的光照强度变化设置为垂直变化，使得光照变化更符合真实环境下的黑夜与白昼交替变化规律，从而能够更真实地模拟真实环境，以提高室内模拟老化的效果。
56.在一些实施例中，各阶段对应的温湿度变化可以表现为正弦函数形式变化。
57.在该实施例中，可以将各阶段对应的标准光照期间温度参数设置为正弦函数的峰值，将标准暗黑期间温度参数设置为正弦函数的谷值，以实现温度的平滑变化。
58.通过将温湿度设置为正弦函数形式变化，使得温湿度的变化更符合真实环境下的温湿度变化规律，从而能够更真实地模拟真实环境，以提高室内模拟老化的效果。
59.当然，在其他实施例中，也可以将各阶段的温湿度变化设置为其他变化形式，可基于实际情况确定，本发明不作限定。
60.步骤120、基于任一阶段对应的标准气候数据分别对沥青试样进行多个第一时长的持续室内光照，分别获取任一阶段下多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量，基于第一复数模量从多个阶段中确定目标阶段，并基于多个第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长；在该步骤中，第一时长为进行室内紫外光照的时长。
61.需要说明的是，每一个阶段对应有多个不同的第一时长。
62.可以理解的是，在进行室内老化模拟时，可以设置多个室内周期，每个周期对应的模拟参数相同。
63.其中，各室内周期所对应的第一时长的数量和时间长度均相同。
64.单周期光照时长为进行室内老化模拟时，一个室内周期下各阶段对应的紫外光照时长。
65.对于同一个室内周期，包括通过步骤110确定的多个阶段，各阶段对应有标准气候数据。
66.目标阶段为用于作为参考基准的阶段。
67.对于每一个阶段，通过该阶段对应的标准气候数据对沥青试样进行多个第一时长的持续室内光照，以获取该阶段下的多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量。
68.重复以上操作，即可获取多个阶段下的多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量，如图2-图5所示。
69.基于所获取的第一复数模量，即可从多个阶段中确定目标阶段，并基于多个第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长。
70.下面对步骤120的实现过程进行说明。
71.在一些实施例中，步骤120可以包括：将多个阶段中最快达到平台期的第一复数模量对应的第一时长确定为目标第一时长，将最快达到平台期的第一复数模量对应的阶段确定为目标阶段；基于目标第一时长、目标阶段和实际气候数据，确定各阶段对应的单周期光照时长。
72.在该实施例中，测得不同第一时长下沥青试样的第一复数模量，得到各阶段对应的标准光照强度参数下沥青试样的复数模量达到平台期的第一光照时长，其中，用于表征阶段数且为正整数。
73.从所有阶段对应的第一光照时长中选择最短的时长，将该最短的第一光照时长对应的第一时长确定为目标第一时长，并将该最短的第一光照时长所对应的
阶段确定为目标阶段。
74.该目标阶段对应的月平均白昼时长，即为模拟老化中单室内周期内各阶段对应的基准光照时长，基于基准光照时长、目标第一时长和实际气候数据，即可确定各阶段对应的单周期光照时长。
75.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过将最快达到平台期的第一复数模量对应的第一时长确定为目标第一时长，将最快达到平台期的第一复数模量对应的阶段确定为目标阶段，以将目标阶段对应的月平均白昼时长作为模拟老化中单室内周期内各阶段对应的基准光照时长，以更好地贴合在自然环境中，夏季白昼长且光照强度大，从而造成的老化效果远大于其他季节这一特点，利用该目标阶段造成的老化效果最为显著这一特点以增加不同阶段的老化效果的差异，从而降低模拟参数与实际环境对应的数据之间的误差，有助于提高后续室内模拟的精确性和准确性，从而提高模拟效果。
76.在一些实施例中，基于目标第一时长、目标阶段和实际气候数据，确定各阶段对应的单周期光照时长，可以包括：基于实际气候数据，确定各阶段对应的月平均白昼时长；分别获取各阶段对应的月平均白昼时长与目标阶段对应的月平均白昼时长的第一比值；基于目标第一时长和第一比值，确定各阶段对应的单周期光照时长。
77.在该实施例中，分别获取各阶段对应的月平均白昼时长，并将目标阶段对应的月平均白昼时长确定为基准光照时长。
78.其中，各阶段对应的月平均白昼时长为该阶段所包括的全部月份所对应的月平均白昼时长之和的平均值。
79.分别获取各阶段对应的月平均白昼时长与基准光照时长的第一比值，为阶段数，然后基于如下公式确定各阶段对应的单周期光照时长。
80.其中，为第阶段对应的单周期光照时长，为第阶段对应的月平均白昼时长与基准光照时长的第一比值，为目标第一时长。
81.例如，基于图2-图5可知，沥青试样在第二阶段对应的标准气候数据下持续光照第一时长8h后达到平稳期（即平台期），且用时最短，则将第二阶段确定为目标阶段，将第一时长8h确定为目标第一时长，该目标第一时长即为第二阶段对应的单周期光照时长，并将第二阶段对应的6月~9月的月平均白昼时长确定为基准光照时长。
82.基于上述公式，即可确定第一阶段对应的单周期光照时长；第二阶段对应的单周期光照时长，第三阶段对应的单周期光照时长，第四阶段对应的单周期光照时长。
83.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过在选择将最快到达平台期的阶段作为目标阶段的基础上，确定各阶段对应的月
平均白昼时长与目标阶段对应的月平均白昼时长的第一比值，并基于第一比值与目标第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长，既能够保证目标阶段的光照时长最长，光照强度最大，其对应的沥青老化效果最大，从而拉大各阶段的老化效果差异以更贴合自然环境的四季变化情况对沥青老化效果的影响；也能够使得所确定的各阶段对应的单周期光照时长之间的比例，与实际环境中一年内各个阶段对应的真实光照时长之间的比例相接近，从而进一步使得确定的模拟老化参数更贴近真实情况，以能够更准确地模拟四季变化以及昼夜变化情况，从而有助于提高后续室内老化模拟自然环境实际老化的效果。
84.在一些实施例中，在步骤110之后，且在步骤120之前，该方法还可以包括：在目标温度下将原样沥青加热至流动状态，制成第一目标厚度的沥青薄膜，并将该沥青薄膜作为沥青试样。
85.在该实施例中，第一目标厚度可以为100μm
±
20μm。
86.目标温度可以为130℃-140℃。
87.在一些实施例中，在目标温度下将原样沥青加热至流动状态，制成目标厚度的沥青薄膜，可以包括：将流动状态的沥青滴在不与沥青粘附的平整材料表面，以制成沥青试样。
88.其中，平整材料可以为：聚四氟乙烯或硅油纸等。
89.在该实施例中，通过将流动状态的沥青滴在聚四氟乙烯或硅油纸等平整材料上，方便后续沥青试样的取出，且能保留大部分沥青试样，避免原料浪费。
90.在一些实施例中，在目标温度下将原样沥青加热至流动状态，该方法还可以包括：将原样沥青在室温环境下冷却1~1.5h。
91.在得到多个沥青试样后，分别以各阶段的不同光照强度分别对沥青试样样进行持续光照。
92.其中，光照期间温度、湿度为光照强度对应阶段的标准温湿度参数。
93.例如，继续以b市为例，以室内紫外老化箱使用uv-340荧光紫外灯管，老化倍率设置为5为例，对以上实施例进行说明。
94.基于步骤110确定的各阶段对应的标准气候数据，可以将老化箱模拟的各阶段的标准气候数据进行如下设置：模拟的第一阶段：光照过程的标准光照强度参数设置为75w/
㎡
，标准光照期间温度参数为31℃，标准湿度参数为48%，标准暗黑期间温度参数为11.7℃；模拟的第二阶段：光照过程的标准光照强度参数为135w/
㎡
，标准光照期间温度参数数为43℃，标准湿度参数为71%，标准暗黑期间温度参数为29.5℃；模拟的第三阶段：光照过程的标准光照强度参数为50w/
㎡
，标准光照期间温度参数为25℃，标准湿度参数为62%，标准暗黑期间温度参数为11℃；模拟的第四阶段：光照过程的标准光照强度参数为25w/
㎡
，标准光照期间温度参数为7.6℃，标准湿度参数为45%，标准暗黑期间温度参数为3℃。
95.将沥青在135℃下加热至流动状态，在聚四氟乙烯板表面分别制成50μm
±
10μm和100μm
±
20μm沥青试样，将老化箱分别设置为上述四个模拟阶段对应的标准气候数据对50μm±
10μm厚的沥青试样进行紫外老化，每个阶段对应的第一时长均包括：4h、6h、8h和13h。
96.然后分别获取四个阶段下四个第一时长照射下沥青试样的复数模量的变化情况，如图2-图5所示。
97.其中，图2示例了第一阶段下紫外照射第一时长分别为4h、6h、8h和13h的沥青试样的复数模量随时间变化的情况；图3示例了第二阶段下紫外照射第一时长分别为4h、6h、8h和13h的沥青试样的复数模量随时间变化的情况；图4示例了第三阶段下紫外照射第一时长分别为4h、6h、8h和13h的沥青试样的复数模量随时间变化的情况；图5示例了第四阶段下紫外照射第一时长分别为4h、6h、8h和13h的沥青试样的复数模量随时间变化的情况。
98.其中，沥青试样在第二阶段对应的标准气候数据下持续光照第一时长8h后达到平台期，且用时最短，则将第二阶段确定为目标阶段，将第一时长8h确定为目标第一时长，该目标第一时长即为第二阶段对应的单周期光照时长，并将第二阶段对应的6月~9月的月平均白昼时长确定为基准光照时长。
99.然后即可确定第一阶段对应的单周期光照时长；第二阶段对应的单周期光照时长，第三阶段对应的单周期光照时长，第四阶段对应的单周期光照时长。
100.在一些实施例中，平台期可以通过如下步骤确定：刮取沥青试样的表层试样进行动态剪切流变试验，分别获取多个第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量；在相邻的第一时长所对应的沥青试样的第一复数模量的变化率不超过目标阈值的情况下，确定相邻的第一时长中前一个第一时长所对应的沥青试样达到平台期。
101.在该实施例中，连续两个第一时长为同一阶段下，相邻的两个第一时长。
102.刮取沥青试样的表层试样进行动态剪切流变试验，可以包括：刮取沥青试样的表层第二目标厚度的表层试样进行动态剪切流变试验。
103.其中，第二目标厚度可以为50μm
±
10μm。
104.在一些实施例中，刮取沥青试样的表层试样进行动态剪切流变试验，可以包括：利用动态剪切流变仪，对刮取的沥青试样的表层试样进行温度为25℃，应力为0.1mpa的时间扫描。
105.在实际执行过程中，通过对各阶段下各第一时长对应的第二目标厚度的表层试样进行温度为25℃，应力为0.1mpa的时间扫描，即可获得各阶段下各第一时长对应的第二目标厚度的表层试样的复数模量。
106.以复数模量为纵坐标，以扫描时间为横坐标，建立复数模量随时间变化的情况的曲线，基于该复数模量随时间变化的情况的曲线即可确定任一阶段内任意相邻的两个第一时长所对应的复数模量的变化率。
107.目标阈值可以基于用户自定义，如设置为10％。
108.在确定任一阶段内任意相邻的两个第一时长所对应的复数模量的变化率不超过
10％的情况下，即确定该相邻的两个第一时长中的前一个第一时长下的第二目标厚度的表层试样达到平台期。
109.然后比较四个阶段所对应的达到平台期的时长的长短，将时长最短的时长所对应的阶段确定为目标阶段，将目标阶段下达到平台期的表层试样所对应的第一时长确定为目标第一时长。
110.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过动态剪切流变试验以及采集多个第一时长照射下沥青试样对应的复数模量的变化情况以对沥青老化程度进行监测，能够使得确定的目标第一时长更加精确，有助于提高后续室内模拟老化的效率。
111.步骤130、基于目标阶段对应的标准气候数据，对经目标阶段对应的多个第一时长中目标第一时长持续室内光照后的沥青试样进行多个第二时长的无光照放置处理，基于多个第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
112.在该步骤中，第二时长为进行室内老化模拟时的非紫外光照的时长。
113.在对沥青试样进行目标阶段对应的单周期光照时长（即目标第一时长）的紫外光照后，对光照后的沥青试样进行无光照老化处理。
114.在该过程中，进行无光照老化处理的温度和湿度为目标阶段对应的标准暗黑期间温度参数和标准湿度参数。
115.同一阶段对应的第二时长可以为多个，且各阶段对应的第二时长的数量和时长保持一致。
116.单周期暗黑时长为进行室内老化模拟时，一个室内周期下各阶段对应的无光照时长。
117.可以理解的是，对于一个室内周期，包括多个阶段；其中每个阶段又包括多个单周期光照时长对应的子阶段和多个单周期暗黑时长对应的子阶段。
118.单周期光照时长对应的子阶段和单周期暗黑时长对应的子阶段设置，以模拟真实环境下的昼夜变化。
119.在实际执行过程中，可以将在目标阶段对应的标准湿度参数、标准光照强度参数以及标准光照期间温度参数所构建的模拟环境中经目标第一时长的持续紫外光照处理后的沥青试样放入老化箱，关闭紫外灯源，并将温度和湿度设置为目标阶段对应的标准湿度参数和标准暗黑期间温度参数；然后分别对各沥青试样放置不同的第二时长，以基于多个第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
120.下面对步骤130的实现方式进行具体说明。
121.在一些实施例中，步骤130可以包括：分别获取目标阶段下多个第二时长所对应的沥青试样的第二复数模量；将达到平台期的第二复数模量对应的第二时长确定为目标第二时长；基于目标第二时长、目标阶段和实际气候数据，确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
122.在该实施例中，在对沥青试样进行多个第二时长的无光照放置处理后，分别记录目标阶段下多个第二时长所对应的沥青试样的复数模量的变化情况。
123.然后将达到平台期的第二复数模量对应的第二时长确定为目标第二时长。
124.可以理解的是，该步骤中平台期的确定与步骤120中的平台期的确定方式类似，在此不作赘述。
125.需要说明的是，目标阶段对应的月平均夜晚时长，即为模拟老化中单室内周期内各阶段对应的基准暗黑时长。
126.例如，将光照时长为目标第一时长的沥青试样放入老化箱，关闭紫外灯源，将温度和湿度分别设置为目标阶段所对应的标准暗黑期间温度参数和标准湿度参数。
127.然后取出放置了不同第二时长的沥青试样进行动态剪切流变试验，刮去沥青试样表层，利用余下沥青测得不同第二时长沥青试样的第二复数模量，将达到平台期的第二复数模量对应的第二时长确定为目标第二时长。
128.在得到目标第二时长后，基于基准暗黑时长、目标第二时长和实际气候数据，即可确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
129.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过在室内紫外老化过程中增加暗黑阶段，确保沥青在受高光强辐照后有足够时间进行物质交换，减少持续光照造成的辐照浪费，从而能够更好地模拟室外复杂多变的环境变化，从而改善室内老化效果。
130.在一些实施例中，基于目标第二时长、目标阶段和实际气候数据，确定各阶段对应的单周期暗黑时长，可以包括：基于实际气候数据，确定各阶段对应的月平均夜晚时长；分别获取各阶段对应的月平均夜晚时长与目标阶段对应的月平均夜晚时长的第二比值；基于目标第二时长和第二比值，确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
131.在该实施例中，分别获取各阶段对应的月平均夜晚时长，并将目标阶段对应的月平均夜晚时长确定为基准暗黑时长。
132.其中，各阶段对应的月平均夜晚时长为该阶段所包括的全部月份所对应的月平均夜晚时长之和的平均值。
133.分别获取各阶段对应的月平均白夜晚时长与基准暗黑时长的第二比值，为阶段数，然后基于如下公式确定各阶段对应的单周期暗黑时长。
134.其中，为第阶段对应的单周期暗黑时长，为第阶段对应的月平均夜晚时长与基准暗黑时长的第二比值，为目标第二时长。
135.例如，可以将老化箱参数设置为第二阶段对应的标准光照强度参数、标准光照期间温度参数以及标准湿度参数，先将多个100μm
±
20μm厚度的沥青试样在第二阶段对应的标准气候数据下持续光照目标第一时长8h；然后关闭灯源，将老化向参数设置为第二阶段对应的标准暗黑期间温度参数以及标准湿度参数，对经持续光照目标第一时长8h后的沥青试样分别进行多个第二时长的无光
照放置处理，多个第二时长包括：5h、7h和9h。
136.然后分别取出放置第二时长的沥青试样，刮去表层50μm
±
10μm厚的沥青膜，利用剩余沥青试样进行动态剪切流变扫描，获取如图6所示的复数模量随扫描时间变化的关系图。
137.由图6可知，在目标阶段对应的标准气候数据下无光照放置第二时长5h后达到平稳期，且用时最短，则将第二时长5h确定为目标第二时长，并以第二阶段对应的6月~8月的月平均夜晚时长为基准暗黑时长。
138.然后即可确定第一阶段对应的单周期暗黑时长；第二阶段对应的单周期暗黑时长，第三阶段对应的单周期暗黑时长，第四阶段对应的单周期暗黑时长。
139.从而确定在模拟地区为b市时，对于一个室内周期，老化箱的参数设置包括四个阶段，具体参数设置如下所示：第一阶段：标准光照强度参数为75w/
㎡
，标准光照期间温度参数为31℃，标准暗黑期间温度参数为11.7℃，单周期光照时长为7.6h，单周期暗黑时长为5.5h，标准湿度参数为48%；第二阶段：标准光照强度参数为135w/
㎡
，标准光照期间温度参数为43℃，标准暗黑期间温度参数为29.5℃，单周期光照时长为8h，单周期暗黑时长为5h，标准湿度参数为71%；第三阶段：标准光照强度参数为50w/
㎡
，标准光照期间温度参数为25℃，标准暗黑期间温度参数为11℃，单周期光照时长为6.2h，单周期暗黑时长为6.7h，标准湿度参数为62%；第四阶段：标准光照强度参数为25w/
㎡
，标准光照期间温度参数为7.6℃，标准暗黑期间温度参数为3℃，单周期光照时长为5.5h，单周期暗黑时长为7.3h，标准湿度参数为45%。
140.在一个室内周期内，基于以上四个阶段依次进行光暗交替紫外老化，以模拟昼夜变化。
141.例如，设置老化箱的灯源进行如下周期性工作：保持开启第一阶段对应的单周期光照时长，保持关闭第一阶段对应的单周期暗黑时长；保持开启第二阶段对应的单周期光照时长，保持关闭第二阶段对应的单周期暗黑时长；保持开启第三阶段对应的单周期光照时长，保持关闭第三阶段对应的单周期暗黑时长；保持开启第四阶段对应的单周期光照时长，保持关闭第四阶段对应的单周期暗黑时长。
142.在该实施例中，通过确定各阶段对应的月平均夜晚时长与目标阶段对应的月平均夜晚时长的第二比值，并基于第二比值与目标第二时长确定各阶段对应的单周期暗黑时长，能够使得所确定的各阶段对应的单周期暗黑时长之间的比例，与实际环境中一年内各
个阶段对应的真实暗黑时长之间的比例相接近，从而使得得到的模拟老化参数更贴近真实情况，以能够更准确地模拟四季变化以及昼夜变化情况，从而有助于提高后续室内老化模拟效果。
143.发明人在研发过程中发现，相关技术中，通常的室内紫外老化模拟为了加速老化进程，节约时间，通常对沥青进行持续、短时间以及高光强的紫外照射。这种方式会使沥青膜表面迅速发生老化，又由于沥青老化部分与未老化部分的物质交换速率小于沥青老化速率，因此在持续紫外光照射下沥青表面会迅速形成一层完全老化的沥青“硬壳”，导致直接受紫外辐照的沥青吸收光能的效率迅速下降甚至不再吸收，造成后续的紫外辐照“浪费”。
144.在自然环境中，由于室外紫外光强度普遍远低于室内紫外光强度，同时自然环境还存在无紫外光辐照阶段（夜间）使得沥青直接受紫外辐照部分与未直接受紫外辐照部分能充分发生物质交换，几乎完全吸收太阳紫外辐照，从而使得基于目前常用的方法，在室内外辐照总量相等的原则下进行的室内紫外老化模拟不能与室外紫外老化较好对应。除此之外，恒定的紫外光强与温湿度相对于室外变化的环境因素过于平和，而自然环境的复杂多变又是沥青材料发生老化的重要因素，室内仅依靠大光强与长时间光照对沥青进行老化，进一步使得室内外紫外老化效果不能很好地对应。
145.而在本发明中，确定各阶段对应的月平均白昼时长与目标阶段对应的月平均白昼时长的第一比值，并基于第一比值与目标第一时长确定各阶段对应的单周期光照时长，能够使得所确定的各阶段对应的单周期光照时长之间的比例，与实际环境中一年内各个阶段对应的真实光照时长之间的比例相接近，从而使得得到的模拟老化参数更贴近真实情况，以能够更准确地模拟四季变化以及昼夜变化情况，从而有助于提高后续室内老化模拟效果。
146.通过在室内紫外老化过程中增加暗黑阶段，确保沥青在受高光强辐照后有足够时间进行物质交换，减少持续光照造成的辐照浪费，从而能够更好地模拟室外复杂多变的环境变化，从而改善室内老化效果。
147.除此之外，通过确定一个室内周期中各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长，以基于各个阶段对应的单周期光照时长和单周期暗黑时长依次进行光暗交替紫外老化模拟，从而有效模拟真实环境中的昼夜交替以及紫外光照变化的情况，减少室内模拟环境与真实环境的差异，以进一步提高室内模拟效果。
148.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过目标区域的实际气候数据确定一个室内周期中各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长，并在一个室内周期内，基于各个阶段对应的单周期光照时长和单周期暗黑时长依次进行光暗交替紫外老化模拟，能够有效模拟真实环境中的昼夜交替以及紫外光照变化的情况，减少室内模拟环境与真实环境的差异，从而提室内老化模拟自然环境实际老化的效果。
149.需要说明的是，模拟昼夜交替的沥青室内紫外老化参数，还可以包括：室内周期数量以及室内老化总时长。
150.在一些实施例中，在步骤130之后，该方法还可以包括：基于实际气候数据，确定室内周期数量；基于室内周期数量、各阶段对应的单周期光照时长和各阶段对应的单周期暗黑时
长，确定室内老化总时长。
151.在该实施例中，室内周期数量为模拟一年的真实环境所对应的室内周期的数量。
152.室内老化总时长为全部室内周期数量的室内周期所对应的总时长。
153.可以理解的是，室内老化总时长所实现的模拟效果与真实环境下的一年内所实现的效果接近。
154.每一个室内周期均包括多个阶段，每一个阶段均包括单周期光照时长对应的子阶段和单周期暗黑时长对应的子阶段。
155.基于每一个阶段对应的单周期光照时长和单周期暗黑时长之和，即可确定每一个阶段对应的总时长；计算每一个室内周期所包括的全部的阶段数对应的总时长之和，即可得到每一个室内周期的周期时长。
156.例如，继续以b市室内老化模拟为例，基于第一阶段对应的单周期光照时长为7.6h以及单周期暗黑时长为5.5h，确定第一阶段对应的总时长为13.1h；基于第二阶段对应的单周期光照时长为8h以及单周期暗黑时长为5h，确定第二阶段对应的总时长为13h；基于第三阶段对应的单周期光照时长为6.2h以及单周期暗黑时长为6.7h，确定第三阶段对应的总时长为12.9h；基于第四阶段对应的单周期光照时长为5.5h以及单周期暗黑时长为7.3h，确定第四阶段对应的总时长为12.8h；计算各阶段对应的总时长之和，即可得到每一个室内周期的周期时长为51.8h。
157.在确定室内周期数量后，计算室内周期数量与每一个室内周期的周期时长之积，即可确定室内老化总时长。
158.在实际执行过程中，可以基于紫外辐照总量一致原则，或者温湿度变化周期一致原则，来确定室内周期数量；当然，在其他实施例中，还可以通过其他方式确定室内周期数量，本发明不作限定。
159.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过实际气候数据，确定室内周期数量，并基于室内周期数量以及单周期内的各阶段对应的单周期光照时长以及各阶段对应的单周期暗黑时长，设计室内老化参数进行室内老化模拟实验，以使得在室内模拟老化总时长所实现的效果可以等效于真实环境中老化一年所达到的效果，在提高室内模拟老化结果的准确性与真实性的同时，还能提高室内紫外老化的效率。
160.下面分别从两个角度，对室内周期数量的确定方式进行说明。
161.一、基于紫外辐照总量一致原则确定室内周期数量在一些实施例中，基于实际气候数据，确定室内周期数量，包括：基于实际气候数据，确定目标区域对应的年平均室外紫外辐照总量；基于标准气候数据和各阶段对应的单周期光照时长，确定单周期室内紫外辐照总量；基于年平均室外紫外辐照总量和单周期室内紫外辐照总量，确定室内周期数量。
162.在该实施例中，年平均室外紫外辐照总量为目标区域多年对应的真实的年平均紫外辐照量。
163.基于目标区域对应的实际气候数据，可以确定目标区域对应的年平均室外紫外辐照总量，并将该年平均室外紫外辐照总量确定为室内模拟环境下所要实现的室内紫外辐照
总量。
164.单周期室内紫外辐照总量可以基于各周期对应的标准气候数据以及单周期的光照总时长确定。
165.在确定室内紫外辐照总量以及单周期室内紫外辐照总量之后，即可确定室内周期数量。
166.例如，b地区年平均室外紫外辐照总量为34.28kj/cm2，沥青试样接收的单周期室内紫外辐照总量为0.7551kj/cm
²
，从而可以确定室内周期数量为：。
167.基于室内周期数量46以及一个室内周期的周期时长51.8h，即可确定室内老化总时长为2382.8h。
168.即室内模拟老化2382.8h可等效于目标区域室外老化一年。
169.在实际执行过程中，可以设置老化箱的灯源进行如下周期性工作：开启第一阶段对应的单周期光照时长，关闭第一阶段对应的单周期暗黑时长；开启第二阶段对应的单周期光照时长，关闭第二阶段对应的单周期暗黑时长；开启第三阶段对应的单周期光照时长，关闭第三阶段对应的单周期暗黑时长；开启第四阶段对应的单周期光照时长，关闭第四阶段对应的单周期暗黑时长；开启第一阶段对应的单周期光照时长，关闭第一阶段对应的单周期暗黑时长
……
以此类推，直至完成46个室内周期。
170.二、基于温度变化周期一致原则确定室内周期数量在一些实施例中，基于实际气候数据，确定室内周期数量，可以包括：基于实际气候数据，确定目标区域对应的年平均室外温湿度变化周期数量；基于年平均室外温湿度变化周期数量，确定室内周期数量。
171.在该实施例中，还可以基于目标区域的实际气候数据，将目标区域划分为多个周期，每个周期对应相似的温湿度，从而获取年平均室外温湿度变化周期数量；然后将目标区域对应的年平均室外温湿度变化周期数量确定为室内模拟的室内周期数量。
172.根据本发明实施例提供的模拟自然环境昼夜交替的沥青室内紫外老化参数确定方法，通过提供多种确定室内周期数量的方式，在实际实验过程中，用户可以基于实际情况选择最佳的确定方式来确定室内周期数量，灵活性高且实用性强。
173.最后应说明的是：以上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精神和范围。