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。     

DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

多乐（DUROFLEX）改性剂作为一种新型改性剂，改善了沥青混合料中最薄弱的环节一沥青与集料之间的界面。文章阐述了DUROFLEX对沥青与集料界面的改性机理，以及DUROFLEX对沥青进行的改性作用。     

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。     

施工过程中沥青-集料界面温度应力影响数值模拟

基于线性弹性理论的基本假设,通过运用Ansys有限元软件,模拟沥青混合料在整个拌和到冷却至环境温度过程中在沥青-集料界面产生的温度残余应力情况。计算分析了4种不同特征沥青-集料界面形貌下界面温度应力的分布情况。研究结果表明:沥青-集料界面形貌特征是影响界面温度应力不可忽视的因素。通过降低界面波形的幅值和增大周期能显著降低界面温度应力值。     

盐浸和冻融循环作用下沥青-集料界面黏结性能研究

为研究在盐浸和冻融循环影响下的沥青-集料界面性质,根据路面所处环境,考虑盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环循环3个因素对集料-沥青界面拉拔强度和拉拔强度损失率的影响。在室内制备含沥青-集料界面的花岗岩黏合试件,采用万能试验机进行拉拔试验。利用数字图像处理技术对沥青-集料界面的失效模式进行分析。结果表明,盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环3个因素对吸湿率和拉拔强度有显著影响。在低、中、高温处理后试件的吸湿率和拉拔强度均有所下降。在经过盐溶液浸泡和冻融循环后,试件的拉拔强度损失率均高于纯水浸泡后试件的结果。通过图像识别分析得到盐溶液浸泡和冻融循环耦合作用会引起界面失效模式的变化。在低盐的质量分数(5%～10%)和冻融循环条件下,低温下试件的沥青-集料界面容易发生黏附失效。高盐的质量分数(15%～20%)溶液下的腐蚀效应使得中、高温下试件的沥青-集料界面易发生黏性失效。     

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。     

集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究

为研究集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响，分别采用5种氧化物粉末(MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、SiO₂)与克拉玛依70^#沥青混合并制备成沥青胶浆，利用动态剪切流变仪(DSR)测试沥青胶浆的相位角，并以K.Ziegel-B参数表征沥青-集料界面粘结作用。试验结果为：1) 45℃时，5种氧化物与沥青的K.Ziegel-B比值为15.0∶6.9∶5.7∶4.6∶1;2) 55℃时，K.Ziegel-B比值为9.1∶9.5∶6.5∶3.9∶1;3) 65℃时，K.Ziegel-B比值为5.3∶6.0∶3.3∶1.2∶1。研究结果表明：1)温度和荷载频率越高，沥青-集料界面粘结作用越弱；2)在同一温度或同一荷载频率作用下，MgO和Fe₂O₃是影响沥青-集料界面粘结作用最重要的2种氧化物；3)(MgO+Fe₂O₃)含量可作为路用集料优选的重要指标之一。     

再生集料沥青混凝土高温形变损伤机理研究

为了探究再生集料沥青混凝土高温形变的损伤机理,采用不同再生集料用量制备沥青混凝土,通过单轴贯入试验测试再生集料对沥青混凝土抗剪切性能的影响规律,并基于X-ray CT获取高温形变破坏前后其内部细观结构的演化特征。研究结果表明：再生集料的附着水泥砂浆具有多孔隙结构特征,沥青混凝土中水泥砂浆与沥青砂浆界面呈高孔隙率的弱联结状态;粗集料的级配加权球形度为0.812～0.825、加权棱角性指数为1.023～1.125时,再生集料沥青混凝土的高温抗剪切强度最佳;再生集料用量增大会导致沥青混凝土细观结构损伤加剧,水泥砂浆内部、水泥砂浆与沥青砂浆界面的破坏是沥青混凝土高温形变损伤主要诱因;再生集料替代沥青混凝土中天然骨料的用量应控制不超过50%。研究论证了再生集料形貌和内部界面损伤对沥青混凝土高温性能的影响规律,对再生集料沥青混凝土路面的应用具有一定的理论和实践意义。     

纳米熟石灰改性沥青混合料水稳定性能

为了分析纳米熟石灰对沥青/集料界面黏附的提升效果,采用改进的水煮法探究纳米熟石灰改性沥青膜在集料表面的剥落行为,评价纳米熟石灰改性沥青在集料表面的抗水剥离能力。在此基础上,成型密级配沥青混合料(AC),并借助间接拉伸试验分析纳米熟石灰对沥青混合料水稳定性能的增强特性。结果表明：纳米熟石灰的添加提高了沥青的黏聚、黏附以及与集料的配伍作用;当纳米熟石灰掺量高于1%时,其对沥青/集料体系的黏附作用及混合料水稳定性能的提升幅度下降,建议纳米熟石灰掺量取用1%(占沥青的质量比)。     

基于表面能理论的TLA改性沥青混合料抗水损害性能研究

叙述了悬滴法沥青试件、集料试件的制备方法,采用悬滴法测试已知液体与沥青、集料的接触角,得到6种TLA掺量改性沥青、3种集料的表面能参数;计算沥青-集料(-水)的黏附功,评价TLA改性沥青混合料的水稳定性和水敏感性,进而采用配伍比参数评定沥青混合料的抗水损害性能。研究表明:在无水条件下,沥青与集料界面黏附功均为正,表明沥青与集料的黏附能够自发地进行;随着TLA掺量的增大,沥青与3种集料的界面黏附功均增大;石灰岩与沥青的黏附功最大,表明其与沥青的黏附强度最大,水稳定性最好;玄武岩次之,花岗岩最小;随着TLA掺量的增大,TLA改性沥青与已知液体的接触角均降低,沥青-集料-水界面黏附功降低,沥青混合料水敏感性降低,TLA改性沥青与集料的配伍比增大,混合料抗水损害性能增强;推荐90#基质沥青的TLA适宜掺量为20%~40%。     

集料分布状态及其与沥青混合料性能研究进展

通过分析集料分布状态及其与沥青混合料性能研究现状,评述基于集料分布状态进行沥青混合料性能数值模拟研究进展,展望集料分布状态及其与沥青混合料性能研究趋势,对集料分布状态及其与沥青混合料性能关系进行深入研究。研究表明:沥青混合料三维虚拟试件几何重构,集料三维分布状态指标建立,集料-沥青界面接触效应分析等,将是未来集料分布状态及其与沥青混合料性能研究的3个重点。     

基于微观力学模型的沥青混合料水损坏研究

水-荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因。该文提出了沥青混合料水损坏的微观力学模型,该模型可以用来量化分析在水-荷载的耦合作用下沥青混合料的损伤过程。同时,考虑到材料的力学性能是含水量的函数,利用内聚力模型对集料-沥青结合料间界面的粘结破坏进行了模拟,并通过沥青混合料内部应力、应变的变化研究了集料-沥青界面间裂缝发生的位置、时间和裂缝扩展过程。结果证明:微观力学模型可以用来揭示沥青混合料水损坏机理,并对连续损伤模型的建立具有一定指导意义。     

热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响

为了探索热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响程度，分别对常用的基质沥青、SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青进行短期老化和压力老化试验，通过红外光谱分析不同沥青老化过程中化学结构的变化，以光电比色法和拉拔试验探究不同老化状态下沥青与不同岩性集料界面黏附性的演变趋势。试验结果表明：老化导致了沥青中不饱和化学键断裂和极性含氧官能团生成，提升了沥青中极性组分与水分子的缔合能力；热氧老化导致沥青与集料之间的黏附性下降，对改性沥青影响更为明显；经长期老化后，沥青与集料之间的黏附性大幅降低，对石灰岩集料与沥青的黏附性影响较敏感。     

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。     

基于分子动力学模拟的橡胶改性沥青在集料表面的扩散特征研究

橡胶改性沥青和集料之间的界面作用与沥青路面的耐久性、高温稳定性有着重要联系而现有研究对该界面作用的微观认知尚不够全面。基于分子动力学模拟,以Materials Studio软件为研究工具,构建由基质沥青、天然橡胶沥青、顺丁橡胶沥青、丁苯橡胶沥青（15%掺量）与集料的4种主要矿物组成（石英、方解石、钠长石、微斜长石）两两构成的界面模型,从分子尺度上探究不同沥青组分在4种矿物表面的扩散行为,分析得到不同橡胶类型对其扩散作用的影响规律。结果表明：轻质组分在各矿物表面的扩散作用强于重质组分,相对分子质量对沥青组分的扩散速率起到关键作用;在不同矿物表面,橡胶分子链的加入对于提升沥青各组分扩散系数多为积极作用,且不同类型橡胶作用规律有所不同。研究结果可为不同矿料类型制备适配的橡胶改性沥青提供参考依据。     

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。     

基于净吸附试验的沥青-集料黏附性量化研究

为提高沥青混合料抵抗水损害性能的能力,需准确评价沥青与集料之间的黏附性能.净吸附试验是一种可以定量评价沥青与集料之间的黏附性的试验方法.但目前在波长选取时常采用经验值,导致试验结果出现偏差.通过测试多种波长下的吸光度,确定出最佳试验波长.然后采用最佳试验波长进行2种集料与4种沥青的净吸附试验,判断不同沥青-集料组合的黏...     

钛酸酯偶联剂改性彩色沥青路用性能研究

为解决彩色沥青胶结料与集料黏附性差的缺点,利用钛酸酯偶联剂对彩色沥青胶结料进行改性,并对其路用性能进行研究。钛酸酯偶联剂通过"桥连作用",增强有机组分与无机成分之间的界面作用力,改善彩色沥青胶结料与集料的黏附性,提高彩色沥青混合料的路用性能。马歇尔试验、浸水马歇尔试验和车辙试验结果表明,经钛酸酯偶联剂改性的彩色沥青具有良好路用性能。     

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.