冻融循环下沥青与集料的黏附性及沥青混合料的水稳定性试验研究

发布时间：2020-04-20 03:39

【摘要】：沥青路面在我国得到了快速的发展和使用,但是在使用过程中的病害问题也随之出现,其中,因沥青混合料水稳定性不足而引起的水损害问题较为突出。所谓的沥青路面水损害,即在行车荷载、温度和湿度等环境条件的作用下,沥青混合料逐渐受到侵蚀和破坏,最终导致路面出现坑槽、松散、唧浆等现象,严重影响行车舒适度和行车安全。所以本文对沥青与集料的黏附性以及沥青混合料的水稳定性展开研究,针对黏附性评价方法和水稳定性评价方法之间的关系做研究,以期为沥青路面抗水损害的设计、施工与养护提供技术指导。首先,本文选用6种沥青,分别为:SK 90号基质沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青、SK 90号沥青+3‰Ⅰ型抗剥落剂(后面简称1号沥青)、SK 90号沥青+3‰Ⅰ型抗剥落剂+3‰Ⅱ型抗剥落剂(后面简称2号沥青)、SK 90号沥青+3‰Ⅱ型抗剥落剂(后面简称3号沥青),对连续密级配类型(AC-13、AC-16)沥青混合料给出了矿料配合比的设计和最佳沥青用量的确定。其次,本文采用水煮法、水浸法、接触角法和光电比色法4种黏附性评价方法,在多次冻融循环(0次、3次、6次、9次、12次、15次、18次)下对6种沥青与辉绿岩的黏附性进行评价,并评价不同评价方法之间的关系。然后,采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验,对多次冻融循环(0次、6次、12次、18次)下沥青混合料的水稳定性和渗透性进行测试,并与课题组自行改进的渗水装置所测结果进行对比。最后,将沥青—集料的黏附性指标与沥青混合料的水稳定性指标进行灰熵关联分析。试验结果表明:在相同的冻融循环次数下,6种沥青的黏附性和沥青混合料的水稳性均表现出的优劣性排序是一致的,优劣顺序依次为:橡胶沥青、3号沥青、2号沥青、SBS改性沥青、1号沥青、基质沥青;通过对各黏附性评价指标间的相关性分析,建议采用光电比色法与水浸法相结合,或采用光电比色法与接触角法相结合的组合评价方法对沥青与集料进行黏附性评价;沥青混合料的TSR和残留稳定度均随冻融循环次数的增加而减小;渗水系数随冻融循环次数的增加而增大;在相同的冻融循环次数下,6种沥青混合料的渗水系数由大到小依次为:基质沥青、1号沥青、SBS沥青、2号沥青、3号沥青、橡胶沥青;AC-16沥青混合料的渗水系数增大速率大于AC-13沥青混合料的增大速率,改进渗水仪比标准渗水仪能更好地反映沥青路面的渗水性。通过灰关联熵分析得出各沥青混合料的4种黏附性指标与2种水稳定性指标的关联度大小关系,为工程实践提供了较好的理论指导。
【图文】：

接触角仪,表面能,分量,美国

评价沥青—集料黏附性的评价方法。本试验采用的接触角仪器为美国科诺SL200KB型接触角仪，见图3.5。该仪器设备包括图像采集系统、进样系统、镜头、样品台以及光源。滴定液选择甲酰胺、丙三醇和蒸馏水，原因是由于这三种液体本身具有较大的表面能，不溶于沥青而且其极性分量与色散分量的比值大，从而更加容易区分不同沥青的表面能[63]。三种液体的表面能及其分量见表3.2。图3.5美国科诺SL200KB型接触角仪表3.2三种液体的表面能及其分量（mJ/m2）液体甲酰胺58 39 19 2.28 39.6丙三醇64 34 30 3.92 57.4蒸馏水72.8 21.8 51 25.5 25.5注：，，，，，分别为试剂的表面能总量、非极性分量、极性分量、极性酸分量、极性碱分量。在制备沥青样品时要选用标准的化学载玻片作为底板，先用蒸馏水将载玻片洗净除尘

光电比色法,沥青,石料,接触角

5次，每次的滴定量尽量相同，最后取测试的平均值作为沥青与石料的接触角，见图3.8。试剂—沥青载玻片的接触角和沥青—石料的接触角均测试完之后，用以下方法计算黏附功[63]：1.运用Young-Dupre方程[64]，见式（3.1），联立方程组求得6种沥青的表面能参数 LW LWLA L A L A L1 cos2 （3.1）式中： ——试剂与沥青载玻片之间的接触角；
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

【参考文献】