基于原子力顯微鏡技術(shù)的溫拌瀝青老化過程中粘附特性研究.pdf

1、溫拌瀝青混合料（WMA）是一種節(jié)能減排的綠色筑路材料，可以適當?shù)慕档突旌狭习韬?、路面碾壓的溫度，不僅減少了污染氣體和粉塵的排放、降低了資源消耗，也在一定程度上避免了瀝青的前期老化。但其降低拌合、施工溫度的技術(shù)特點使其后期使用性能受到了很大的挑戰(zhàn)，特別是溫拌瀝青路面在服役過程中表現(xiàn)出的抗水損害能力不足使溫拌瀝青混合料的應(yīng)用受到了很大的限制。瀝青混合料發(fā)生水損害的主要原因是，瀝青在長期的服役過程中發(fā)生老化，加之水的存在導(dǎo)致瀝青與集料間的粘附

2、力下降，最終導(dǎo)致瀝青路面的破壞，因此研究溫拌瀝青老化過程粘附特性對溫拌瀝青混合料的推廣使用有重要意義。
　　本文選用甘肅地區(qū)常用的三種90＃道路用重交基質(zhì)瀝青（SK、埃索以及克煉）、兩種不同作用機理的溫拌劑（Sasobit和Evotherm）配制溫拌瀝青，并通過原子力顯微鏡（AFM）、凝膠滲透色譜（GPC）、紅外光譜（FTIR）等微觀手段，結(jié)合表面能等宏觀方法研究了溫拌瀝青在短期老化（RTFO）、長期老化（PAV）過程中表現(xiàn)出的不

3、同粘附特性。首先，通過AFM形貌觀察分析了瀝青表面的微觀形貌，研究了添加溫拌劑和老化過程對瀝青微觀形貌的影響；其次，利用AFM力譜試驗測試納觀粘附力，結(jié)合宏觀表面能試驗分析不同老化過程對溫拌瀝青粘附特性的影響；最后，采用 GPC試驗分析溫拌瀝青老化過程中各分子含量的變化、采用FTIR試驗分析溫拌瀝青老化過程中各官能團的變化，結(jié)合GPC和FTIR研究溫拌瀝青老化機理。
　　研究結(jié)果表明：首先，添加溫拌劑和不同程度的老化對瀝青形貌圖都

4、有一定程度的影響，Sasobit溫拌劑增加了“蜂狀結(jié)構(gòu)”的高度，Evotherm溫拌劑則降低了“蜂狀結(jié)構(gòu)”的高度。短期老化和長期老化都使“蜂狀結(jié)構(gòu)”的高度增加，并顯著的提高了瀝青表面的粗糙度，老化后瀝青相圖中各相的界限變得模糊不清，值得注意的是克煉瀝青在老化后形貌圖變化較大，出現(xiàn)了基質(zhì)瀝青中沒有的“蜂狀結(jié)構(gòu)”；其次，AFM納觀粘附力測試結(jié)果和表面能結(jié)果一致并有較高的擬合度，即添加 Evotherm溫拌劑提高了基質(zhì)瀝青的粘附力，而 Sas

5、obit降低了基質(zhì)瀝青的粘附力，隨著老化過程的加劇，溫拌瀝青粘附力逐漸降低；最后，紅外光譜試驗結(jié)果表明，克煉瀝青的C=O鍵振蕩峰明顯強于 SK和埃索瀝青。加入 Sasobit后基質(zhì)瀝青中代表亞砜峰的S=O鍵數(shù)量減少，加入Evotherm溫拌劑后，三種瀝青的S=O鍵含量均有所增加，短期老化后各瀝青的S=O鍵吸收峰有顯著的加強。長期老化后，C=O鍵吸收峰和S=O鍵吸收峰大幅增加。此外，基質(zhì)瀝青中加入 Evotherm溫拌劑后，大分子含量有所