瀝青材料凍粘強度影響因素研究

發(fā)布時間：2020-10-13 20:03

　　冬季北方地區(qū),瀝青路面在雨雪過后結(jié)冰,造成車輛與路面之間的摩擦系數(shù)大幅度降低,導(dǎo)致交通安全隱患,同時嚴重影響公路系統(tǒng)運輸效率。路面積冰難以去除歸根結(jié)底是由于冰與路面材料的牢固凍結(jié),而路面防冰的根本目的是破壞冰與路面材料的粘結(jié)界面,因此從路面材料的低溫凍粘特性入手,研究其表面凍粘強度的變化規(guī)律,對瀝青路面凍粘特性的研究具有重要的理論意義。本研究基于凝液層理論,分析影響瀝青表面凍粘強度的因素,并提出冰與瀝青表面的凍粘模型。選擇合適的憎水改性劑和降冰點改性劑,制備了具有不同表面性質(zhì)的瀝青樣品,采用凍粘-拉拔儀測試凍粘強度,采用表面張力儀測試瀝青的潤濕性,利用稀溶液依數(shù)性和電導(dǎo)率儀確定瀝青表面冰點。通過測試和分析得出潤濕性、表面冰點和溫度對瀝青材料凍粘強度的影響規(guī)律。采用瀝青四組分試驗方法、瀝青介電常數(shù)試驗和光電子能譜對不同瀝青樣品進行了測試,分析了瀝青表面微觀特性對其凍粘強度的影響。結(jié)果顯示:瀝青表面接觸角、冰點和溫度對其凍粘特性具有顯著影響;在瀝青乳化過程中加入硅橡膠能明顯提高瀝青的接觸角,隨著硅橡膠摻量的增加,接觸角先增大后減小,在6%時達到最大值122°;通過試驗得到瀝青接觸角和凍粘強度的關(guān)系公式,溫度和瀝青凍粘強度的關(guān)系公式,利用瀝青凝液層理論對試驗結(jié)果進行分析,表明接觸角和環(huán)境溫度對凍粘強度的影響基本符合凝液層的毛細管附加壓力簡化公式,提出了瀝青接觸角、環(huán)境溫度和凍粘強度三者間的關(guān)系式;實驗結(jié)果顯示瀝青表面冰點降ΔT(冰點的相反數(shù))與凍粘強度呈對數(shù)關(guān)系,不符合凝液層公式,提出了瀝青表面冰點、環(huán)境溫度和凍粘強度三者間的關(guān)系式。瀝青的接觸角與瀝青重組分含量及瀝青的介電常數(shù)呈負相關(guān),但未見明顯線性關(guān)系,瀝青中對接觸角影響最大的共價鍵是C-O,硅橡膠改性乳化瀝青中硅元素聚集在瀝青表面使接觸角提高。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U414
【部分圖文】：

SEM圖像,硅晶片,表面構(gòu)造,SEM圖像

面的方法制備出四種不同表面微觀構(gòu)造的鋁制基材，然后在各種基材表面噴灑結(jié)冰后通過離心作用測量冰粘附力。結(jié)果顯示表面疏水性隨粗糙度增加而增大水性越大，表面能就越低，同時冰粘附強度越小[33]。其中粗糙度最大的表面具小孔隙的超疏水表面冰粘附強度最小，并且這種結(jié)構(gòu)承受循環(huán)結(jié)冰除冰的影響-6℃時仍具有較好超疏水性和防冰性。iaofei Yue[34]等研究了不同表面微結(jié)構(gòu)對硅晶片疏水防凍性能的影響，通過蝕合等離子體等方法得到三種不同表面構(gòu)造的硅晶片，其 SEM 圖像如圖 1.1 所為微立方體結(jié)構(gòu)，b、e 為微圓柱體結(jié)構(gòu)，c、f 為帶有非周期性黑色硅顆粒的微分層結(jié)構(gòu)）。發(fā)現(xiàn)相比光滑表面，三種微結(jié)構(gòu)表面的疏水防凍性均優(yōu)于光滑表構(gòu)最優(yōu)，接觸角和滾動角分別為 146.4°和 19.8°。分層結(jié)構(gòu)、微立方體、微圓滑表面的結(jié)冰時間分別是 892s、595 s、355 s 和 176 s，而微立方體具有最好的，但是在結(jié)冰后期光滑表面和分層結(jié)構(gòu)表面的冰晶體更密集，所以潤濕性不是防冰性的唯一因素。

表面張力,蒸發(fā)殘留物,標準粘度,項目分類

項目分類4%憎水乳化瀝青 SBS 乳化瀝粒子電荷 + +恩格拉粘度 9 14篩上殘余（1.18mm）/% 0.37 0.56標準粘度 20 23粘附性＞2/3 ＞2/3蒸發(fā)殘留物含量/% 63.6 63留物針入度（25℃，100g，5s）/mm 74 75蒸發(fā)殘留物軟化點/℃ 93.1 80.5度（15℃，5cm/min）/cm）/cm 43 31觸角測試方法和結(jié)果

瀝青,樣品,蒸發(fā)殘留物,標準粘度