沥青材料冻粘强度影响因素研究

发布时间：2020-10-13 20:03

　　冬季北方地区,沥青路面在雨雪过后结冰,造成车辆与路面之间的摩擦系数大幅度降低,导致交通安全隐患,同时严重影响公路系统运输效率。路面积冰难以去除归根结底是由于冰与路面材料的牢固冻结,而路面防冰的根本目的是破坏冰与路面材料的粘结界面,因此从路面材料的低温冻粘特性入手,研究其表面冻粘强度的变化规律,对沥青路面冻粘特性的研究具有重要的理论意义。本研究基于凝液层理论,分析影响沥青表面冻粘强度的因素,并提出冰与沥青表面的冻粘模型。选择合适的憎水改性剂和降冰点改性剂,制备了具有不同表面性质的沥青样品,采用冻粘-拉拔仪测试冻粘强度,采用表面张力仪测试沥青的润湿性,利用稀溶液依数性和电导率仪确定沥青表面冰点。通过测试和分析得出润湿性、表面冰点和温度对沥青材料冻粘强度的影响规律。采用沥青四组分试验方法、沥青介电常数试验和光电子能谱对不同沥青样品进行了测试,分析了沥青表面微观特性对其冻粘强度的影响。结果显示:沥青表面接触角、冰点和温度对其冻粘特性具有显著影响;在沥青乳化过程中加入硅橡胶能明显提高沥青的接触角,随着硅橡胶掺量的增加,接触角先增大后减小,在6%时达到最大值122°;通过试验得到沥青接触角和冻粘强度的关系公式,温度和沥青冻粘强度的关系公式,利用沥青凝液层理论对试验结果进行分析,表明接触角和环境温度对冻粘强度的影响基本符合凝液层的毛细管附加压力简化公式,提出了沥青接触角、环境温度和冻粘强度三者间的关系式;实验结果显示沥青表面冰点降ΔT(冰点的相反数)与冻粘强度呈对数关系,不符合凝液层公式,提出了沥青表面冰点、环境温度和冻粘强度三者间的关系式。沥青的接触角与沥青重组分含量及沥青的介电常数呈负相关,但未见明显线性关系,沥青中对接触角影响最大的共价键是C-O,硅橡胶改性乳化沥青中硅元素聚集在沥青表面使接触角提高。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

SEM图像,硅晶片,表面构造,SEM图像

面的方法制备出四种不同表面微观构造的铝制基材，然后在各种基材表面喷洒结冰后通过离心作用测量冰粘附力。结果显示表面疏水性随粗糙度增加而增大水性越大，表面能就越低，同时冰粘附强度越小[33]。其中粗糙度最大的表面具小孔隙的超疏水表面冰粘附强度最小，并且这种结构承受循环结冰除冰的影响-6℃时仍具有较好超疏水性和防冰性。iaofei Yue[34]等研究了不同表面微结构对硅晶片疏水防冻性能的影响，通过蚀合等离子体等方法得到三种不同表面构造的硅晶片，其 SEM 图像如图 1.1 所为微立方体结构，b、e 为微圆柱体结构，c、f 为带有非周期性黑色硅颗粒的微分层结构）。发现相比光滑表面，三种微结构表面的疏水防冻性均优于光滑表构最优，接触角和滚动角分别为 146.4°和 19.8°。分层结构、微立方体、微圆滑表面的结冰时间分别是 892s、595 s、355 s 和 176 s，而微立方体具有最好的，但是在结冰后期光滑表面和分层结构表面的冰晶体更密集，所以润湿性不是防冰性的唯一因素。

表面张力,蒸发残留物,标准粘度,项目分类

项目分类4%憎水乳化沥青 SBS 乳化沥粒子电荷 + +恩格拉粘度 9 14筛上残余（1.18mm）/% 0.37 0.56标准粘度 20 23粘附性＞2/3 ＞2/3蒸发残留物含量/% 63.6 63留物针入度（25℃，100g，5s）/mm 74 75蒸发残留物软化点/℃ 93.1 80.5度（15℃，5cm/min）/cm）/cm 43 31触角测试方法和结果

沥青,样品,蒸发残留物,标准粘度