考虑矿料吸附作用的新旧沥青界面扩散评价方法研究

The interfacial diffusion between fresh and aged asphalt binder for plant mixed hot reclaimed asphalt mixture directly influences the service performance of reclaimed asphalt pavement. In this study, the micro testing technologies will be used to characterize the interfacial transition regions of fresh - aged asphalt binder, asphalt binder – reclaimed fillers and asphalt binder – reclaimed aggregates. The effect of mineral aggregates adsorption on composition and structure distribution of aged asphalt film will be analyzed. The Fick's law and Double-Reptation diffusion theory will be used to derive the interfacial diffusion models at different scales. The rheological methods will be used to test the interfacial diffusion coefficients of fresh – aged asphalt binder and asphalt binder – reclaimed fillers. A testing apparatus evaluating the interfacial diffusion between the asphalt binder and reclaimed aggregate will be developed, and the evaluation methods and indicators will be proposed. The effect factors and trends of interfacial diffusions at different scales will be studied. The central composite design - response surface methodology will be used to establish the empirical model that can describe the diffusion behavior. The correlations between the interfacial diffusion degree of fresh – aged asphalt binder, asphalt binder – reclaimed fillers, asphalt binder – reclaimed aggregate and the performance of mixed asphalt, mixed asphalt mastics, mixed asphalt mixtures will be studied. The distribution characteristics, scale effect and correlative mechanism will be analyzed..This study can provide a theoretical basis for the selection of construction parameters of reclaimed asphalt pavement. It also can help studying the interfacial diffusion behavior of other viscoelastic materials.

厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青界面扩散行为直接影响着再生路面的使用性能。本研究拟通过微观测试技术分别表征新沥青-旧沥青、沥青-回收矿粉、沥青-回收集料间的界面过渡区域，分析矿料吸附作用对旧沥青膜组成与结构分布的影响；基于菲克定律及Double-Reptation扩散理论分别推导不同尺度下的界面扩散模型，采用流变学手段测试新沥青-旧沥青、沥青-回收矿粉间的界面扩散系数；研发评价沥青-回收集料间界面扩散行为的试验装置，并提出评价方法与指标；进一步研究不同尺度下界面扩散行为的影响因素及规律，通过星点设计-效应面法建立描述扩散行为的经验模型；分别研究新旧沥青、沥青-回收矿粉、沥青-回收集料间界面扩散水平与再生沥青、再生沥青胶浆、再生沥青混合料整体性能之间的相关性，并分析分布特征、尺度效应及关联机制。.该研究可以为废旧沥青混合料再生工艺的选择提供理论基础，且有助于其他粘弹性材料界面扩散行为的研究。

厂拌热再生沥青混合料中的多尺度界面行为决定着再生路面的耐久性。首先，本研究基于表面自由能理论和超声波改进的拉拔试验方法，表征了新、旧沥青与矿料粘附特性的差异性，发现老化作用降低了沥青-矿料间的粘附性，矿料吸附作用会加速沥青组分极性转变进而加速沥青老化；再生剂可以提高旧沥青表面自由能以及旧沥青-矿料界面拉拔强度，使老化沥青粘聚功恢复了136%，干燥情况下的拉拔强度恢复了70%。其次，计算得到了沥青-矿粉间的交互作用水平，通过对比沥青-矿粉间交互作用参数，发现改进后的交互作用参数C值灵敏度更高，更具统计学意义；在25℃-45℃范围内时，复数模量、车辙因子和疲劳因子与交互作用参数C值之间具有十分显著的线性关系；沥青老化会使沥青中极性组分含量增多，回收矿粉相较于新矿粉比表面积大、粒度组成细，老化沥青-矿粉、沥青-回收矿粉间均存在较强的交互作用能力。再次，开发了一套评价沥青-集料交互作用能力的测试系统，提出了评价指标IP值并验证了有效性；利用该系统分析沥青-新集料、沥青-再生集料间交互作用能力，发现沥青-新集料的交互作用能力随服役时间的延长呈先增加后下降的趋势，提高温度或延长界面作用时间可以提高沥青-再生矿料间的交互作用能力。最后，基于表面能理论分别从矿粉尺度和集料尺度对沥青与矿料之间的界面粘附功进行了测算，分析了界面粘附功的尺度相关性，沥青与矿粉在单位比表面积的交互作用参数C值与界面粘附功存在相关性；C值和IP值具有相关性，IP值较C值更为敏感。该研究为提高沥青-回收矿料界面粘附性、提高废旧沥青路面再生性能提供了技术支撑。