沥青—集料粘附性及沥青混合料抗水损性改善方法研究

发布时间：2019-11-13 18:04

【摘要】：水损坏是沥青路面早期损坏的主要原因之一。沥青路面抵抗水损害的能力很大程度上受沥青胶结料与集料之间的粘附性的影响,目前用于评价沥青与集料间粘附性能的大多数理论仅适用于定性地描述沥青与集料的粘附,缺乏定量的评价指标,针对此问题,本文根据表面能理论提出定量的指标来评价不同沥青和不同集料之间的粘附性能,并用室内界面抗剪强度试验来验证其正确性,最后用石灰浆对酸性集料花岗岩进行改性处理,再测定其表面能参数并评价其与沥青的粘附性。本文通过接触角仪测定接触角,用挂线法测定热熔沥青表面张力,用挂片法等测定热沥青与石板材的接触角,然后对接触角、粘附功和吉布斯自由能变化量等表面能指标进行计算,结合表面能理论对不同沥青和石料间的粘附性能进行评价。在无水条件下,以热沥青与石料的接触角和沥青-集料界面破坏阶段的吉布斯自由能的变化量作为评价沥青与石料界面粘附性能好坏的指标；有水条件下,以水损坏阶段的吉布斯自由能的变化量以及沥青的内聚功作为评价沥青与石料抗水损坏性能好坏的指标。结果表明无水条件下第一阶段粘附功最大的沥青-集料体系粘附性最好,第三阶段沥青-集料界面破坏的吉布斯自由能的变化量绝对值越大,外界需做更大的功才能使非自发的剥离过程进行,沥青与集料界面越难发生破坏。有水作用的第三阶段的吉布斯自由能变化量为正值,表明水损坏过程为自发进行过程,否则为自发过程。自发进行的水损坏过程的吉布斯自由能变化量的绝对值越大,说明沥青-集料体系的水损坏过程越容易发生。沥青的内聚功越大,水分越难穿透沥青膜侵入沥青-集料界面,水稳定性越好。三种石料中,碱性最强的石灰岩与沥青的粘附性最好。三种沥青中,两种改性沥青废胶粉改性沥青和SBS改性沥青与集料的粘附性较基质沥青更好。采用界面抗剪强度实验来验证沥青-石料界面体系在无水条件下的粘附性能,试验结果与表面能理论分析的结果保持一致。最后,采用了石灰浆对酸性集料-沥青体系进行改性处理,并结合表面能理论对其粘附性能进行了分析。结果验证了用石灰浆处理酸性石料可明显改善其与沥青的粘附性,提高体系的水稳定性。
【图文】：

示意图,沥青膜,片接,触角

择己知表面能参数的两种液体水和乙二醇（表面能参数见表3.9)滴到表面能未知的固体浙青上（见图3.8)来测定其接触角然后计算表面能参数。接触角测定的结果见表3.12。为了区分浙青的不同状态，冷固态浙青不再用热溶态浙青的符号“ / ”来表示而使用符号(solid asphalt)来表示。W n 图3. 8水与浙青膜片接触角示意图21

石板材,热溶,接触角,数据对比

图3. 14热溶态浙青与石板材接触角数据对比图结合表3. 15的数据，，从上图3. 14中我们可以看出：一、热浙青与花岗岩接触角最大，片麻岩居中，与石灰岩的接触角最小。二、同一种石料与废胶粉改性浙青的接触角略大于与SBS改性浙青的接触角略大于与石油浙青的接触角。可以看出改性后的浙青与石料接触表现出较大的接触角。3.4表面能理论对浙青与石料粘附性的评价任何固体表面都有着自发吸引其他物质的能力，是由于固体表面存在的不饱和力场有自发降低自身Gibbs自由能的趋势。当浙青包裹石料表面时粘附过程发生，这是由于矿料有自发地吸附浙青分子以降低系统的自由能的能力。热浙青与石料之间的粘附是石料表面自由能减小的润湿过程。运用表面能理论中液体在固体表面的润■解释浙青在石料表面的铺展过程以及被浙青膜被水置换而发生剥落的过程，本文分无水和有水两种情况分析浙青与石料的粘附过程和浙青膜从石料表面剥落的过程。在无水且温度较高（浙青为溶融态）的情况下，浙青
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U414

【参考文献】