本文關(guān)鍵詞：基于表面能理論的瀝青—集料界面粘附性研究

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【摘要】：瀝青混凝土路面是我國高等級公路典型的路面結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)多年對已建道路的觀測發(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,對于瀝青和集料之間粘附性的許多評價理論僅適用于定性的描述,缺乏定量的評價指標(biāo)。本文基于表面自由能理論提出定量的評價指標(biāo)來評價不同瀝青與集料在不同條件下的粘附性能,并采用改進的室內(nèi)水煮試驗以及瀝青混合料半圓試件彎曲試驗來驗證其正確性。首先通過電鏡掃描試驗觀察了原樣、短期老化、長期老化、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),試驗結(jié)果表明,經(jīng)過短期和長期老化后,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SBSM相比,水溶液凍融循對CRM和CCRM的影響相對較小,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,說明在凍融時間較短的情況下鹽凍循環(huán)對石料的影響并不是很大。其次,通過接觸角測量儀測定老化和凍融循環(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件下的表面自由能參數(shù),最終計算出瀝青-集料體系的粘附性評價指標(biāo),從而確定老化、溫度及凍融循環(huán)對瀝青-集料體系的粘附性能的影響。實驗結(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,進行了改進的室內(nèi)水煮試驗及半圓試件彎曲試驗,實驗結(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及斷裂韌度與粘附功Was之間的相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)均在0.9以上,說明表面自由能理論評價瀝青與集料界面的粘附性的可行性。
【關(guān)鍵詞】：界面 老化 溫度 凍融循環(huán) 粘附性 表面自由能
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U414
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 問題的提出8-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容18
• 1.3.2 研究的技術(shù)路線18-20
• 第二章 瀝青和集料的微觀結(jié)構(gòu)分析20-32
• 2.1 試驗材料與試驗設(shè)備20-21
• 2.1.1 掃描電子顯微鏡20-21
• 2.1.2 激光掃描共聚焦顯微鏡21
• 2.2 試件的制作21-22
• 2.4 試驗結(jié)果與分析22-31
• 2.4.1 老化前后瀝青的微觀結(jié)構(gòu)分析22-24
• 2.4.2 凍融循環(huán)后瀝青的微觀結(jié)構(gòu)分析24-30
• 2.4.3 集料的微觀結(jié)構(gòu)分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于表面自由能的老化溫度及凍融循環(huán)對瀝青和集料粘附性影響研究32-75
• 3.1 瀝青與集料特性對粘附性的影響32-34
• 3.2 表面自由能理論34-37
• 3.2.1 瀝青的粘聚功35
• 3.2.2 粘附模型35-36
• 3.2.3 水損壞模型36-37
• 3.3 瀝青及集料表面自由能參數(shù)的測定37-45
• 3.4 室內(nèi)水煮剝落率試驗45-46
• 3.5 試驗結(jié)果與分析46-74
• 3.5.1 瀝青與集料的水穩(wěn)定性評價指標(biāo)46
• 3.5.2 瀝青的粘聚性分析46-49
• 3.5.3 原樣聚合物改性瀝青與集料的粘附性分析49-50
• 3.5.4 老化對瀝青和集料的粘附性影響50-52
• 3.5.5 溫度對瀝青和集料的粘附性影響52-53
• 3.5.6 凍融循環(huán)作用對瀝青和集料的粘附性影響53-63
• 3.5.7 室內(nèi)水煮剝落率試驗結(jié)果分析63-74
• 3.6 本章小結(jié)74-75
• 第四章 基于J積分理論研究老化和凍融循環(huán)對聚合物改性瀝青混合料粘結(jié)性能的影響75-89
• 4.1 J積分理論75-78
• 4.2 瀝青混合料級配的選擇78-79
• 4.3 熱拌瀝青混合料加速老化試驗79
• 4.4 瀝青混合料半圓試件的制作及凍融循環(huán)試驗79
• 4.5 瀝青混合料半圓試件彎曲試驗79-80
• 4.6 試驗結(jié)果與分析80-88
• 4.6.1 老化對聚合物改性瀝青混合料粘結(jié)性能的影響80-82
• 4.6.2 凍融循環(huán)對聚合物改性瀝青混合料粘結(jié)性能的影響82-87
• 4.6.3 溫度及凍融循環(huán)對改性瀝青混合料粘結(jié)性能影響的對比分析87-88
• 4.7 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論與展望89-91
• 5.1 主要研究結(jié)論89
• 5.2 展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 致謝96-97
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果97
• 作者簡介97

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本文編號：760295