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.     

高温条件下沥青与集料黏附性能研究

为了实现从细观角度对黏附性的定量评价,基于沥青在集料表面的铺展过程中接触角的变化规律,提出能够定量表征沥青与集料黏附性能的评价指标。基于润湿理论,借助躺滴法,采集不同温度条件下接触角的图像信息。从接触角的拟合方程中提取技术参数,进而实现对黏附性能的定量分析。研究结果表明:在高温条件下,沥青在集料表面铺展时的接触角随时间的变化呈y=Axa的幂函数曲线关系,幂函数常数项A表征沥青初始接触角的大小,接触角的初始状态与沥青在该温度下的黏度状态相关,常数项A与沥青的黏度取对数后满足线性关系;幂函数指数项a表征沥青在集料表面扩散速率的大小,反映了沥青对集料的润湿、黏附性能;试验研究的3种标号基质沥青在辉绿岩表面扩散速率具有较高的温度敏感性,且沥青对辉绿岩的润湿、黏附性能要好于石灰岩。     

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。     

集料表面能对热拌沥青混合料性能的影响

新破碎集料的表面能随储存时间而变化,在室外储存120d后,表面能达到最小,这种变化与集料的极性、水的吸附以及表面灰尘有关。该文对不同来源的集料与不同油源的沥青结合料间相互作用进行了研究,结果表明：新破碎集料使得沥青对水和交通共同作用更加敏感,但集料破碎后储存2～3个星期,其表面能会大大降低,从而降低沥青混合料的水敏感性。     

基于表面能理论的改性沥青-集料界面黏结性

为系统探究沥青特性、集料岩性及老化条件对沥青-集料界面黏结性的影响,选取SK-70号基质沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青(两种掺量)、高黏改性沥青共5种沥青,选用石灰岩、玄武岩2种集料,测量各沥青与集料的表面能参数,计算得到各体系黏附功、剥落功及能量比ER值,分析得到沥青-集料黏结性规律。结果表明：5种沥青在干燥条件下与石灰岩之间的界面黏附功均要大于玄武岩,且集料种类对黏附功的影响要大于沥青种类的影响。改性剂的加入可以提高沥青-集料的界面黏附性与抗水损坏性能,且SBS改性沥青、高黏改性沥青与集料的黏附性最优,胶粉改性沥青与集料的黏附性次之。老化效应降低了沥青与集料的黏附功和ER值,削弱了沥青-集料界面的抗水损害性能;高掺量SBS改性沥青由于聚合物的部分降解使其浸润性得到一定恢复,较普通改性沥青(胶粉与高黏剂)表现出更好的黏附性。     

基于粗集料表面纹理特性的沥青混合料性能研究

目前缺乏对集料表面纹理的直接定量测量和评定方法，基于光纤传感法设计了激光轮廓仪，直接测量了7种不同粗集料的表面纹理，应用算术平均偏差Ra对集料表面纹理进行了定量评定，并对集料表面纹理的粗糙度进行了简单的分类，最后通过沥青混合料力学性能试验对测量和评定结果进行了验证。结果表明，采用激光轮廓仪能够直接、准确地测量集料表面纹理；算术平均偏差对集料表面纹理的评定是合理有效的；其他条件相同的情况下，粗集料表面纹理的R值越大，沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低潭抗裂性能越好.     

细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能

为深入分析细集料沥青混合料的微观形貌及界面黏附性能,预防沥青路面水损害,综合利用扫描电镜及超景深显微镜分析集料表面、砂浆及细集料沥青混合料的微观形貌和界面失效形式;借助流变仪测试砂浆内部沥青-集料界面的相互作用力;利用改进的水煮法半定量评价混合料的吸附性能和剥落性能。低温时,提高测试温度,砂浆复数模量增大,沥青-集料相互作用不断降低;高温时,3种砂浆的复数模量结果相近。结果表明:细集料沥青混合料对温度和环境敏感性较强;钢渣沥青混合料的界面黏附性要比玄武岩和安山岩沥青混合料的界面黏附性好。     

基于表面能评价沥青—石料界面粘结性能的研究

该文根据表面能理论建立了沥青-石料界面的粘附模型,通过粘附性模型计算了3种沥青与3种石料的粘附功,并以此为指标评价了沥青-石料的界面粘结性能;然后通过室内抗剪强度试验验证了表面能理论分析的正确性;最后利用灰关联理论分析了粘附功、粘度、酸值、碱值等因素与抗剪强度的关联程度.结果表明:抗剪强度试验与表面能理论分析结果相一致,即影响沥青-石料间粘结性能的主要因素是沥青的种类,而石料对沥青-石料间界面粘结性能的影响则相对较小;在众多影响因素中表面能理论指标与抗剪强度试验结果的关联程度最好;也进一步说明了表面能理论作为一种定量评价沥青-石料界面粘结性能的方法和标准是可行的.     

不同岩性集料与沥青界面黏附机理研究

沥青-集料界面黏附性是保证沥青混合料力学性能的前提,而不同岩性集料与沥青的界面黏附性差异较大,在一定程度上限制了集料的选择范围。选用较为常见的6种不同岩性集料(石灰岩、安山岩、玄武岩、辉绿岩、片麻岩及花岗岩),采用水煮法分别评价了各集料与石油沥青的界面黏附性;利用XRD衍射试验定量表征各集料的化学成分,进一步分析了集料中化学成分与沥青-集料界面黏附性的关系;最后基于分子动力学模拟技术,计算了集料中不同氧化物与沥青界面的黏附功。本研究有助于深入认识不同岩性集料与沥青界面黏附性差异的本质原因,为路面工程中集料的优选提供参考。     

基于表面能理论的聚合改性集料对HMA水损害的影响评价

为了评价聚合物改性集料对热拌沥青混合料(HMA)水损害的影响,首先用通用吸附装置(USD)和动态白金板法测试石灰岩、花岗岩和石英岩三种普通集料及其被两种高、低密度聚乙烯(PE)改性集料的表面自由能。然后,基于表面自由能(SFE)理论计算了集料和沥青之间的粘聚力及沥青结合料、集料的内聚力。最后,通过测试试件的动态模量来验证表面自由能理论的计算结果。结果表明:利用聚乙烯(PE)改性能够增强沥青结合料对集料的润湿性以及沥青结合料与集料的粘聚力。用表面自由能理论计算结果和室内试验分析结果相同。用高密度聚乙烯(HDPE)改性的集料在本研究的两种试验方法中都表现出较好的抗水损害能力。     

基于高温稳定性的沥青混合料粗集料骨架性能评价

对3种典型的级配类型沥青混合料进行高温车辙试验,分析了级配对于混合料高温稳定性的影响.通过数字图像技术对沥青混合料的粗集料骨架进行识别,使用贝雷法的粗集料比和图像拓扑性质分别评价粗集料骨架结构,结果发现图像拓扑性质能够较好评价粗集料骨架结构性对沥青混合料高温性能的贡献.     

基于表面能评价沥青-石料界面黏结性能的研究

沥青-石料的界面黏结性能直接决定了沥青混合料的强度、耐久性、稳定性等路用性能.根据表面能理论建立沥青-集料界面的黏附模型,通过黏附性模型计算了3种沥青与3种石料的黏附功,并以此为指标评价沥青-石料的界面黏结性能;然后通过室内石板材抗剪强度试验验证了表面能理论分析的正确性;最后利用灰关联理论分析黏附功、黏度、酸值、碱值等因素与抗剪强度的关联程度.结果表明:抗剪强度试验与表面能理论分析结果相一致;在众多影响因素中表面能理论指标黏附功与抗剪强度的关联性最好;进一步说明了表面能理论作为一种定量评价沥青-集料界面黏结性能的方法和标准是可行的.     

基于多目标加权的不同集料沥青砂浆性能评价研究

为研究不同集料对沥青砂浆混合料性能的影响,基于等体积换算原则,在A C-13沥青混合料的基础上,计算并成型沥青砂浆试件,通过研究石灰岩、玄武岩、辉绿岩和钢渣沥青砂浆的高温性能、低温性能、水稳定性和疲劳性能,基于灰色系统理论中的多目标加权决策模型,对4种集料类型沥青砂浆的综合性能进行评价.结果表明,玄武岩和辉绿岩沥青砂浆...     

沥青—集料表面能参数及其对水损害影响

沥青混合料水损坏是沥青路面主要破坏形式之一。运用表面自由能理论来分析沥青混合料的水损害问题。表面自由能是指处于液体或固体表面的分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。基于表界面理论,推导出沥青在矿料表面的黏附模型和水损坏模型;通过测得矿料和沥青的表面能参数指标带入模型分析得出,沥青在矿料表面的黏附趋势以及发生水损坏的趋势;讨论了沥青和矿料的表面能参数对黏附及水损坏的过程的影响,为沥青和矿料的匹配选择提供了更加科学的手段,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

表面能理论在沥青与沥青混合料中应用研究进展

为了促进表面能理论在沥青与沥青混合料中应用研究,对沥青、集料表面能测试方法尤其是躺滴法与柱状灯芯技术进行了综述,对表面能在沥青与沥青混合料中的应用进行了探讨,并对表面能测试与应用中存在的问题进行论述。综合分析表明:使用表面能理论进行沥青混合料抗水损害评价具有较好的应用前景,但表面能测试方法与应用评价模型仍有较多方面有待研究与改进。     

基于表面自由能的泡沫温拌沥青抗水损坏性能评价方法

沥青与集料间的黏附性不足是沥青混凝土路面水损坏的主要原因。通过室内发泡试验,探讨了泡沫沥青水分挥发规律,借助于视频光学接触角测量仪,采用淌滴法间接测量样品沥青在不同发泡阶段与两种不同岩性集料的表面自由能,提出以黏附功(Wadhesion,ij)与剥离功(Wwetadhesion,ijw)的比值ER作为泡沫温拌沥青混合料抗水损坏性能的定量评价指标,可为沥青黏附性评价提供方法借鉴。结果表明,沥青经过发泡处理后一定程度上提高了其抵抗水损害性能。     

基于耗散能评价沥青混合料的疲劳性能

疲劳开裂是由交通荷载重复作用而导致破坏累积的过程,是沥青路面结构破坏的一种主要形式.弯曲疲劳发生的典型模式是:水平拉应变造成沥青混凝土层底部的微裂缝,然后经由重复荷载作用致使微裂缝向上发展,最终导致路面破坏.常用的沥青路面疲劳特性的研究方法有现象学法、断裂力学法和耗散能法.为用不同的耗散能统计指标评价混合料的抗疲劳性能,在不同的加载条件和作用环境下进行两点梁弯曲试验,同时研究了混合料的一些特性,包括劲度模量、耗散能、疲劳寿命和愈合效果.     

基于表面能理论的花岗片麻岩沥青混合料水稳定性能研究

花岗片麻岩作为一种酸性集料与沥青的黏附性较差,通过在70号基质沥青中掺加抗剥落剂提高花岗片麻岩与沥青的黏附性,达到改善沥青混合料路用性能的目的。为了从微观角度确定花岗片麻岩沥青混合料抗剥落剂最佳掺量,分别利用静滴法和插板法测量集料和沥青的表面能参数,通过计算表征集料与沥青黏附性好坏的指标ER,确定抗剥落剂最佳掺量为0.4%;通过沥青混合料水稳定性的试验验证花岗片麻岩沥青混合料水稳定性与抗剥落剂掺量之间的关系,与表面能试验结果一致,在抗剥落剂掺量为0.4%时,水稳定性最好。因此,从微观角度确定了抗剥落剂(非胺类AMRⅡ型)的最佳掺量为0.4%。     

基于不同特性集料的沥青混合料性能研究

通过对广东地区常用的闪长岩、辉绿岩和花岗岩三种不同特性岩石的物理性能指标及沥青混合料性能进行了较为全面的分析,考察了不同特性岩石对沥青混合料性能的影响。结果表明,闪长岩的路面性能为最优,辉绿岩的路面性能仅次于闪长岩,花岗岩为最差,因此,推荐使用闪长岩和辉绿岩作为沥青路面的中、上面层材料。