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.     

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。     

沥青路面水损害机理与防治措施的研究

通过对沥青路面混合料三相结构的静水作用机理和动水作用机理以及沥青—集料的机械粘附理论、化学反应理论、表面能理论、极性理论、表面构造理论的粘附—剥落机理研究，介绍了沥青路面水损害的防治措施。     

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。     

沥青混合料耐盐溶液浸蚀性能研究

通过测定盐溶液浸蚀条件下的沥青与集料粘附性、沥青混合料残留稳定度、冻融劈裂等试验,对比分析了不同沥青种类和不同盐溶液浓度对沥青混合料材料水稳定性的影响,并结合化学-力学耦合理论分析了盐分对沥青混合料侵蚀机理。实验结果表明,SBS改性沥青与集料的粘附性及耐盐浸蚀性能明显优于普通道路石油沥青,在沥青中预拌消石灰对改善粘附性作用不明显;Na2SO4溶液对沥青与集料粘附性的浸蚀作用大于NaCl溶液;沥青与集料粘附性破坏属于化学-力学耦合损伤效应;沥青混合料随空隙率的增大,稳定度和残留稳定度降低,但流值变化规律不确定;初始的内部缺陷和损伤会导致沥青混凝土冻融劈裂抗拉强度的较大幅度降低。     

低温沥青混合料抗冻性能试验研究

针对低温沥青混合料抗冻性能差问题,结合表面自由能理论对低温沥青、混合料配合比进行了设计,研究了低温沥青混合料的压实特性,并分析了沥青与集料粘附性及空隙率对抗冻性能影响。结果表明,低温沥青混合料压实特性与环境温度、击实次数具有较好的相关性;沥青与集料粘附性能有效改善混合料抗冻性能;最不利空隙率为8.3%,临界空隙率为12%;LB—13级配初始强度及抗冻性能均优于AC—13级配。     

沥青混合料水稳性与粘附性实验方法相关性的灰关联分析

用灰关联理论分析了不同的沥青与集料粘附性实验方法与沥青混合料水稳性的相关关系,结果表明在水煮法、水浸法、光电比色法及SHRP净吸附法中,水浸法试验结果与沥青混合料水稳性相关关系最好,而水煮法最差。虽然SHRP净吸附法能够量化评定沥青与集料的兼容性,试验结果与沥青混合料水稳定性相关关系也比较好,但该法试验条件较严格,试验操作亦较复杂。鉴于此,建议在工程中应优先考虑水浸法作为沥青与集料粘附性的评价指标。     

集料与沥青的性质对沥青与集料粘附性的影响

以矿料碱值、表面电荷作用以及沥青基本特性为研究对象,建立这些性质与粘附性的关系。研究结果表明:矿料的碱值越高,与沥青粘附性越好,集料的ζ电位为正值时,其值越大,与沥青的粘附性也越大;ζ电位为负值时,其绝对值越大,与沥青的粘附性越差。沥青各组分中沥青质和胶质与花岗岩的粘附性最好;沥青的导电率越大,介电常数越小,沥青与集料粘附性越好;蜡含量越高,沥青与集料粘附性越差。     

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。     

高速公路沥青路面早期水损坏机理分析

通过现场试验比较 ,认为粗集料表面附着的粉尘对粗集料与沥青的粘附性会产生十分不利的影响 ,会使粘附性等级至少降低 1级 ;回收粉的使用将大大降低沥青混合料的水稳定性 ,增大沥青路面发生早期水损坏的可能性 ;标准密度的选取在很大程度上决定沥青砼路面的实际孔隙率。经过分析得知 ,应该采用与最佳沥青用量对应的理论密度作为标准密度 ,才能有效控制路面的实际孔隙率     

高速公路沥青路面水损害部分原因分析

路面早期产生的大量水损害已经严重影响到路面的使用性能。通过室外观察及室内实验模拟比较,发现粗集料表面附着的粉尘对粗集料与沥青的粘附性等级至少会因此降低1级,从而诱发早期水损害的产生;回收粉的使用将大大降低沥青混合料的水稳定性,也会增大沥青路面发生早期水损害;标准密度的选取在很大程度上决定沥青混凝土路面的实际空隙率。经过分析,认为应该采用最佳沥青用量对应的理论密度作为标准密度,这样才可以有效控制路面的实际空隙率。     

沥青与集料粘附性评价方法对比

现行评价集料与沥青粘附性好坏的水煮法主观性大,导致产生的误差大。采用4种试验方法分别对石灰岩、砂岩、花岗岩和玄武岩与沥青的粘附性进行试验,比较每种试验方法测得沥青剥落率的大小。试验表明,NAT法能较好评价沥青与集料的粘附性。     

提高沥青-酸性集料抗水损害的试验研究

针对酸性集料与沥青粘附性差、混合料水敏感性大的难题 ,根据配位键理论采用含铬外加剂处理酸性集料 ,显著提高沥青与酸性集料的粘附性。用强化的冻融劈裂试验评价混合料水损害 ,对比试验说明经过含铬外加剂处理后的酸性集料混合料劈裂强度比提高显著 ,长期抗水损害性能也较好。     

TOR橡胶颗粒沥青混合料黏附性改善效果研究

橡胶颗粒的加入改变了混合料材料的原本组成形式,降低了沥青与骨料之间的粘附性,在水和车辆荷载的作用下橡胶颗粒极易剥落,不仅降低了除冰雪性能,还严重影响了路面的使用效果。为了解决橡胶颗粒沥青混合料粘附性不足这一普遍存在的问题,本文对TOR连接剂的作用机理进行了分析,以水煮法和水煮筛分法试验为基础,研究了不同TOR掺量和浸润时间对沥青与粗集料、沥青与细集料的粘附性改善效果。并且通过室内试验研究了TOR连接剂对橡胶颗粒沥青混合料粘附性的改善效果,提出了TOR连接剂的合理掺量。为改善橡胶颗粒沥青路面耐久性奠定了基础。     

沥青与集料的粘附性及其评价方法

水损害是沥青路面早期损坏的主要原因。在沥青混合料中加入一定剂量的抗剥落剂，能明显提高沥青混凝土的抗水损害能力。通过水煮法、浸水马歇尔试验及其劈裂试验来评价四种抗剥落剂对沥青与集料的粘附性能的改善效果。提出沥青与集料的粘附性的评价方法及其使用抗剥落剂的必要性。     

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。     

水煮法定量研究初探

目前国内外对于沥青混合料的抗水损害有多种评价方法,其中评价沥青与粗集料粘附性的水煮法因操作直观简便而多被采用,但也存在试验条件难以控制、评价结果因人而异的缺陷。本研究通过连续测量沥青和粗集料在水中重量的变化对粘附性进行定量评价以改进目前水煮法主观性大的缺点。文中对4种不同类型石料在基质沥青和添加SEAM改性剂后的情况下的粘附性进行了定量分析和评价。结果表明,采用剥落面积百分率和剥落质量百分率能对沥青与粗集料粘附性进行细化区分,剥落质量百分率指标能更有效、全面、细致地评价沥青与粗集料的粘附性。     

燃料油对集料与沥青间粘附性的影响

为验证燃料油对集料与沥青间粘附性的影响并分析其影响机理,通过气相色谱-质谱试验测定了不同燃料油的主要成分,以及燃烧试验测定了不同燃料油的残留灰分质量比,并通过拉拔试验比较了洁净玄武岩及表面吸附有燃料油灰分的玄武岩与沥青间的粘附性。结果发现,煤焦油作为燃料油,燃烧后灰分吸附在集料表面,会降低集料与沥青间的粘附性,燃料油燃烧灰分质量比越大,对玄武岩集料与沥青间的粘附性影响程度越大。     

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。