基于表面能理论的沥青与矿料粘附效应研究

水损害严重影响沥青路面的质量和使用寿命。由于目前沥青与矿料的粘附效应研究不够深入，国内外多采用经验方法评价粘粘性能，缺乏对该系统粘附效应的准确评价。因此，需要进行系统深入的理论研究。.本项目以表面自由能理论为基础，通过理论分析与实验研究，根据固体对气体吸附作用.原理，提出适应矿料复杂表面特性的表面自由能测试方法；并采用吊片法测定沥青的表面自由能。建立干燥和有水存在条件下的沥青与矿料系统的粘附效应计算模型，准确评价不同沥青与矿料之间粘附效应。定量分析水对沥青与矿料粘附效应的破坏作用，研究水将沥青从矿料表面的剥离作用机理，完善沥青与矿料系统的粘附效应理论。本项目研究为预防和处治沥青路面水损害提供理论依据，有助于减少沥青路面早期破坏，延长沥青路面的使用寿命，大幅降低养护费用，预计研究成果具有重大的理论意义和广阔的应用前景。

在沥青路面中，水的存在是影响沥青路面使用性能的外在因素，沥青与矿料的粘附性则是内在因素。在内外因素作用下，水损害对路面的使用寿命和性能都有很大影响，水损坏已经成为路面破坏的主要形式之一。本项目选择表面能理论来研究沥青与矿料的粘附性，分析了沥青与矿料的两种材料的基本性质，以及两种材料的界面交互作用原理，分析其影响沥青与矿料粘附性以及沥青混合料水稳定性的重要因素。认为沥青的酸碱性和矿料的表面构造对粘附性起主要作用，同时对界面作用的大小也起到比较大的作用。分析了沥青与矿料在粘附过程中所产生各种作用力对粘附性的贡献大小，总结沥青与矿料的粘附性和水稳定的影响因素，提出了提高粘附性的建议和措施。同时分析了沥青混合料的水稳定试验方法，在评价水稳定性的同时也从侧面证明了沥青与矿料的粘附性好坏。利用水煮法实验和光电比色法实验，对多种沥青与矿料进行粘附性能测试，验证影响宏观粘附性能的相关因素并得出结论。基于表面的物理化学的理论，通过测量接触角与悬滴法测定了基质沥青和天然沥青改性沥青试样的表面自由能。利用水煮法获得了不同沥青与集料组合的粘附性等级。建立了沥青与矿料粘附功的计算模型，确定了干燥条件下沥青与集料两相系统的粘附效应。确定了有水条件下沥青，集料与水三相系统的粘附效应。实验结果表明，天然沥青剂量增加，干燥条件下沥青和集料的两相系统粘附性能明显升高；改性沥青在有水条下骨料和水的三相系统粘附功减小，与宏观的粘附性等级实验结果之间具有良好关系。