基于AFM力曲线的温拌沥青混合料抗水损害性能评价

为了研究温拌剂对沥青及沥青混合料抗水损害性能的影响,研究基于原子力显微镜(AFM)力曲线,利用表面自由能理论测试了4种修饰改性后探针与3类沥青(1种原样沥青、2种温拌沥青)冻融处理前后的粘附功(内聚功),并结合试验路劈裂试验进行对比分析。结果表明:AFM力曲线能有效地表征沥青与微粒之间的粘附性能。不同探针测试结果显示:温拌剂的掺入并未使沥青抗水损害性能受到较大负面影响。同时劈裂试验也表明Sasobit温拌沥青抗水损害性能明显优于合成沸石类温拌沥青。     

基于表面能的沥青黏附机理与评价

湿热环境作用下沥青-集料界面的黏附性破坏,是路面结构损害的重要成因;而沥青和集料的表面能与界面黏附性能密切相关。用载玻片替代集料进行试验,根据表面能理论,利用接触角测量仪测定两种沥青和两种集料的接触角,通过接触角计算出各个集料的表面能,最后算出沥青-集料的黏附功,用黏附功来表征沥青-集料的黏附性;接着模拟湿热环境对沥青-集料的影响,用偏光显微镜对剥落部分进行拍照,用Image-Pro Plus(IPP)软件计算得出剥落率来评价沥青-集料的黏附性。结果表明:表面能理论分析和用IPP软件计算出来的结论一致,更能说明表面能理论中的黏附功可以用来评价沥青-集料界面黏附性能。     

基于表面能理论的沥青与集料黏附性能评价

为定量分析沥青与集料的黏附性能,运用表面自由能理论,采用插板法对2种基质沥青(A-70~#、B-70~#)的表面能参数进行测试,采用蒸汽吸附法对5种集料(石灰岩、玄武岩、花岗岩、石英砂岩、破碎砾石)的表面能参数进行测试,并进一步计算出沥青-集料组合分别在无水、有水状态下的结合能以及表面能匹配性指标,并用表面能匹配性指标来评价不同沥青-集料组合的黏附性能,通过改进的水煮法试验加以验证,同时建立二者之间的联系。结果表明:表面能匹配性指标与改进水煮法的沥青残留率指标评价结果一致,5种集料的黏附性能从大到小排序依次为玄武岩、石灰岩、花岗岩、石英砂岩、破碎砾石,验证了表面能评价体系的可靠性,说明表面能法可作为定量分析沥青与集料黏附性能的试验方法;对表面能匹配性指标与沥青残留率的结果进行分析,发现二者具有良好的正相关关系,并以黏附性等级4级对应的沥青残留率为临界值提出2种沥青的表面能匹配性评价指标的技术要求。     

基于表面能理论的沥青与集料粘附及剥落机理分析

运用表面能理论对集料-沥青粘附和剥落过程进行了理论计算分析,推导了集料与沥青粘附和剥落过程的体系自由能变化计算式,并据此计算得出了四种典型集料与沥青组合体系的自由能变化值.计算结果表明:干燥环境下,集料与沥青粘附良好;在水环境条件下,沥青具有从集料表面剥落的自发趋势;集料与沥青之间的粘附行为存在最佳配伍关系.     

矿料改性技术在沥青混合料中的应用

使用表面改性剂对沥青混合料中的矿料(包括集料和矿粉)进行表面改性,可改变矿料的表面属性,使矿料表面有机化。经表面改性后的矿料能达到"疏水、亲油"的目的,使矿料与沥青间由粘附变为键桥连接,提高沥青与矿料间的粘附性,增强抗水损害性能,改善混合料的使用品质,减少沥青路面的病害,延长使用寿命,合理使用自然资源,提高工程建设投资的经济和社会效益。     

运用表面自由能理论分析沥青混合料水稳定性

根据表面自由能理论,采用Wilhelmy吊片法和吸附法,可以测得沥青与集料的表面自由能,从而可以计算得到沥青的粘结作用及沥青-集料间的粘附作用。计算结果表明：集料与沥青有一定的配伍性,通过这种方法可以确定沥青与集料的最佳组合;相对于沥青而言,集料具有亲水性;在水的作用下,沥青容易从集料上剥落;老化作用对沥青与集料粘附性影响较大。这些结论与沥青粘附性理论相一致,表明运用表面自由能理论来分析沥青混合料水稳定性是可行的。     

利用超声波定量分析沥青混合料的水稳定性

超声波加速水损害的试验方法是一种定量分析沥青混合料的水稳定性的新型试验方法，其原理是用超声波来模拟动水压力，加速了沥青结合料从集料表面的剥落，试验表明：试样的损失量与施加超声波的时间成正比，该试验方法可以证实沥青混合料水稳定性的影响因素，集料的类型，沥青的含量以及石灰添加剂等。     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一.沥青混合料的破坏过程可由莫尔-库仑破坏理论分析.这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的.间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好的表征混合料的粘聚力,但它却无法提供集料内摩擦角的信息.从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力.因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的.研究表明 从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数.     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔——库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好地表征混合料的粘聚力,但他却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪(SGC)获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明:从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。     

基于改进Wilhelmy吊片法的沥青表面自由能试验研究

沥青表面自由能是评价沥青混合料抗水损害能力的一项重要指标。通过Wilhelmy吊片试验对2种沥青(PG 70-28和PG 64-22)动态接触角进行测定,在试验基础上,对二者的表面自由能及内聚能进行了计算、对比,结果表明:前者具有更高的粘滞性。为使试验结果更为准确,对Wilhelmy吊片试验作了改进:一是引入了图像分析器,使动态接触角测量更加精确;二是采用毛细玻璃管代替薄片,使沥青在其表面分布得更为均匀。     

硅烷偶联剂改性彩色沥青混合料的路用性能

利用硅烷偶联剂对彩色沥青混凝土集料进行表面改性,以提高彩色沥青胶结料与集料的相容性,增强彩色沥青混合料的路用性能并揭示其增强机理。硅烷偶联剂通过水解反应形成硅醇,然后与集料表面的羟基作用形成偶联层,有效提高了彩色沥青胶结料与石料的界面作用力。马歇尔试验、浸水马歇尔试验、车辙试验和低温弯曲试验结果表明,经硅烷偶联剂改性的彩色沥青混合料具有良好的水稳性和高低温性能。     

基于原子力显微镜对沥青表面能的研究

基于表面能计算黏附功是目前评价沥青-集料黏附性的方法之一,传统计算方法基于材料表面物理化学与杨氏方程,利用已知液体与沥青接触角即可求得。该文利用原子力显微镜AFM对沥青进行力学性能试验,基于两种不同计算模式和Fowke理论求得沥青表面能,并与传统方法进行比较分析,结果表明:原子力显微镜在进行分析时基于JKR(S)理论可求得沥青表面能,其结果与传统方法计算的表面能结果更为接近,且与传统方法求得的表面能具有一定的规律性,可以作为新的表面能计算方法;采用原子力显微镜对不同沥青样品在同样的试验条件下进行分析比较时,人为影响小、精确度高、评价结果可靠,可作为新的计算沥青表面能试验方法。     

使用反应性乳化剂实现沥青结合料物化软化研究

在采用再生沥青铺筑路面时,关键目标是消除沥青老化带来的缺陷,恢复其原有性能。沥青再生技术的发展促进了能软化老化沥青的添加剂(再生剂或软化剂)的使用。该文提出了使用反应性乳化剂(十二烯基丁二酸酐,DSA)进行沥青物化再生的新概念。主要探究了DSA对不同硬度沥青结合料的作用。结果表明:在整个作用温度范围内,该乳化剂能降低沥青结合料的硬度和黏度。流变试验结果表明,沥青结合料经DSA改性后,低温性能显著提升,在开裂失效前可抵抗更大的应力。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试结果证明DSA和沥青的混合物存在化学反应,新产生的化学物质影响了极性成分的缔合和分散程度,改善了胶体稳定性,从而提高了沥青的流变特性。接触角测试结果证明沥青结合料对硅质集料的润湿能力得到提高。该文研究成果证明了DSA可在整个作用温度范围内作为一种有效的沥青软化剂,具有潜在的再生能力。     

关于高密度聚乙烯改性沥青的几个问题

分别将低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)作为改性剂,研究两种PE对沥青混合料的高温稳定性的改性效果。对比了LLDPE和HDPE改性沥青的三大指标的变化、相应沥青混合料的车辙试验以及干法湿法工艺的马歇尔试验和车辙试验,结果显示:HDPE比LLDPE更能有效提高沥青混合料高温稳定性,与此同时湿法工艺比干法工艺更加优良。     

以压实参数和间接拉伸强度评价沥青混合料抗车辙性能

车辙,又可称为永久变形,是沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的破坏过程可由莫尔—库仑破坏理论分析。这种理论认为材料的剪切强度是由粘聚力和内摩阻力共同提供的。间接拉伸试验测出的间接拉伸强度IDT可以较好的表征混合料的粘聚力,但它却无法提供集料内摩擦角的信息。从旋转压实仪（SGC）获得的压实参数可以提供集料内摩擦角的信息,但却无法表征粘聚力。因此,同时利用压实参数和IDT强度来评价沥青混合料的抗车辙性能是可能的。研究表明：从APA车辙试验评估的沥青混合料的抗车辙性能,可以回归为从SGC得到的压实参数、混合料的体积参数以及用马歇尔稳定度仪进行间接拉伸试验获得的IDT强度的函数。     

利用SHRP结合料规范评价改性沥青的技术性能

采用SHRP沥青结合料规范提出的指标对独山子沥青进行路用性能评定，结果表明：独山子沥青经聚乙烯(PE)、废胶粉以及SBS复合改性后，其粘度均有不同程度提高；独山子沥青符合性能分级指标的PG52-22，独山子沥青掺加正品PE和废胶粉改性后符合性能分级指标的PG64-28，独山子沥青掺加正品PE和SBS后符合性能分级指标的PG70-28，独山子沥青掺加废PE和SBS后符合性能分级指标的PG64-28。     

磷渣沥青混合料抗剪强度影响因素试验研究

通过单轴贯入试验评价沥青混合料的抗剪强度,研究集料类型、沥青种类、温度、加载速率等因素对磷渣沥青混合料抗剪强度的影响,并结合无侧限抗压强度试验得到混合料的粘聚力和内摩阻角。结果表明,磷渣取代沥青混合料中0.075~4.75mm各档集料后,混合料的内摩阻角稍有降低,粘聚力值提高显著,因而使混合料的抗剪强度明显提高;磷渣沥青混合料的抗剪强度随加载速率的增加及试验温度的升高呈现对数变化趋势;这些因素主要是通过影响混合料的粘聚力而影响其抗剪性能,对内摩阻角的影响不明显。     

细集料相对密度对沥青混合料矿料间隙率的影响研究

采用不同试验方法测定了细集料相对密度,分别计算了相应的矿料合成毛体积相对密度。分析了不同试验方法所测定的细集料相对密度对沥青混合料矿料间隙率(VMA)和有效沥青饱和度(VFA)计算结果的影响。结果表明,细集料相对密度采用毛体积相对密度时,矿料合成毛体积相对密度以及沥青混合料的VMA和VFA的计算结果要比采用表观相对密度时的计算结果显著下降。对某些配合比的沥青混合料,VMA计算结果难以满足现行规范要求。     

表面能理论评价沥青与石料抗水毁性能的研究

目前关于评价沥青与石料粘附性的理论大多数计算麻烦,仅适用于做定性分析。本文根据表面能理论建立有水条件下沥青与集料粘附模型,通过粘附模型计算了2种沥青与3种石料有水条件下的粘附功、内聚功并以此来评价沥青与集料界面的抗水毁性能;并通过水煮3 min质量剥落率试验来验证用表面能理论来评价沥青与石料抗水毁性能的可行性。结果表明：水煮3 min质量剥落率与表面能理论计算的粘附功、内聚功等指标保持很好的规律性;说明将表面能理论作为一种定量评价沥青与石料抗水毁性能的标准和方法是可行的。     

SBS改性沥青RTFOT老化黏附性量化评价方法研究

为了研究沥青老化对黏附性的影响,并实现量化评价,从而改善传统水煮法试验只能定性分析的不足,通过延时RTFOT试验对SBS含量为5%的改性沥青模拟不同时间的热氧老化,采用光电比色法计算了不同老化时间的SBS改性沥青与3种集料的黏附率,分析了沥青老化对集料黏附性的影响。采用表面自由能理论研究了SBS改性沥青老化后接触角、表面自由能及其分量的变化规律。并通过烘箱加热法试验研究了SBS改性沥青混合料短期老化和长期老化后水稳定性的变化规律。研究表明:随着老化时间的延长,SBS改性沥青与集料的黏附率会逐渐降低,不同集料在同等情况下与老化后的SBS改性沥青黏附性强弱依次为:石灰岩、玄武岩、闪长岩;SBS改性沥青与测试液体间的接触角变大,表面自由能及其色散分量、极性分量均呈现降幅先大后小的下降趋势,在老化360 min后,其表面自由能、色散分量和极性分量分别下降了21.5%,14.5%,78.2%;光电比色法和表面自由能理论的试验结果一致,表明采用这两种方法进行SBS改性沥青老化后黏附性量化评价是准确合理的;随着老化时间延长,SBS改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比逐渐下降,即老化降低了沥青混合料的水稳定性,这也再次证实了本研究的SBS改性沥青黏附性量化评价结果是准确有效的。