基于表面能理論的瀝青-集料界面粘附性研究.pdf

1、瀝青混凝土路面是我國高等級(jí)公路典型的路面結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)多年對(duì)已建道路的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，水損壞經(jīng)常發(fā)生在道路建成初期，并已成為瀝青路面早期破壞的主要形式之一。瀝青和集料之間的粘附性不良或者瀝青自身的粘聚性較小是瀝青混凝土路面發(fā)生水損害的主要內(nèi)在原因。目前，對(duì)于瀝青和集料之間粘附性的許多評(píng)價(jià)理論僅適用于定性的描述，缺乏定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文基于表面自由能理論提出定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)來評(píng)價(jià)不同瀝青與集料在不同條件下的粘附性能，并采用改進(jìn)的室內(nèi)水煮試驗(yàn)以及瀝

2、青混合料半圓試件彎曲試驗(yàn)來驗(yàn)證其正確性。
　　首先通過電鏡掃描試驗(yàn)觀察了原樣、短期老化、長(zhǎng)期老化、水溶液凍融循環(huán)和鹽溶液凍融循環(huán)后的SBS改性瀝青（SBSM）、膠粉改性瀝青（CRM）、復(fù)合膠粉改性瀝青（CCR）的微觀結(jié)構(gòu)，并通過激光顯微鏡試驗(yàn)觀察了鹽凍循環(huán)前后石灰?guī)r、玄武巖和花崗巖集料表面的微觀結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過短期和長(zhǎng)期老化后，瀝青和改性劑之間的界面變得越來越清晰，瀝青與改性劑之間的融合程度逐漸降低，結(jié)合能力變差；與SBS

3、M相比，水溶液凍融循對(duì)CRM和CCRM的影響相對(duì)較小，而經(jīng)過鹽凍循環(huán)后3種聚合物改性瀝青中均有鹽晶出現(xiàn)，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)和鹽濃度的增加，瀝青中含有鹽晶的數(shù)量也在逐漸增多；凍融循環(huán)后石料表面未見明顯變化，結(jié)構(gòu)也并未遭到破壞，孔隙中有少量或基本上看不到鹽晶顆粒的分布，說明在凍融時(shí)間較短的情況下鹽凍循環(huán)對(duì)石料的影響并不是很大。
　　其次，通過接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定老化和凍融循環(huán)前后以及不同溫度下瀝青和集料的接觸角，分別求得瀝青及集料在不同條

4、件下的表面自由能參數(shù)，最終計(jì)算出瀝青-集料體系的粘附性評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而確定老化、溫度及凍融循環(huán)對(duì)瀝青-集料體系的粘附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:老化和凍融循環(huán)不但降低了瀝青自身的粘聚性，而且降低了瀝青與集料之間的粘附性；隨著溫度的降低，瀝青的粘聚性及瀝青與集料之間的粘附性增加，但抗水損害能力減弱。
　　最后，進(jìn)行了改進(jìn)的室內(nèi)水煮試驗(yàn)及半圓試件彎曲試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表面自由能理論分析結(jié)果一致，并建立了剝落率與水穩(wěn)定性指標(biāo)ER及斷裂韌度與粘