基于表面自由能沥青-石料粘附性评价方法研究

摘要

沥青-石料粘附失效产生的病害，如松散、脱粒、麻面、坑槽等，致使沥青路面使用性能下降，危及行车安全。如何评价沥青-石料的粘附特性，在选取沥青与石料时提供参考和依据，使沥青路面使用性能和安全性最大化，具有非常重要的意义。国内外评价沥青-石料粘附性依据六种粘附机理，并衍生出诸多试验方法，如水煮法，其优点在于操作简单、速度快、费用低，可现场快速评定粘附等级，是我国工程实际上最常用的评价方法，缺点是指标不定量，实验条件难以精确掌握（如“微沸”和二次污染）。而基于表面自由能理论的躺滴法作为接触角法中评价沥青-石料粘附性的试验方法，因其操作简单、定量评价、人为误差小等特点，成为了近年来研究评价沥青-石料粘附性的热点。同时沥青混合料路用性能方面，AASHTO T283水稳定性评价方法相比于常用的沥青混合料浸水劈裂和冻融劈裂，其试验条件要求更加苛刻，与工程实际结合更加紧密。
　　本文采用躺滴法，以甘肃省三种常用沥青和七种常用石料作为研究对象，利用水煮法、躺滴法评价沥青-石料粘附性与AASHTO T283评价沥青混合料水稳定性进行对比分析，以期得到与路用性能相关性较好的评价沥青-石料粘附性方法，并定量、细化甘肃省石料粘附等级，为选取配伍性良好的沥青、石料提供参考和依据。
　　论文首先对试验对象（沥青和石料）进行了粘度、红外光谱、SEM、碱值、砂当量等基础试验分析，以此区分不同沥青和石料的特性；
　　其次对影响沥青-石料粘附性的内、外因素进行分析，统一试验条件为石料15.9mm抛光度和60℃石料温度进行粘附性试验；再次对3种沥青与7种石料的21种组合进行水煮法、躺滴法沥青-石料粘附性试验，AASHTO T283沥青混合料水稳定性试验，测试、计算沥青-石料粘附等级、粘附功、冻融劈裂强度比（TSR）。结果表明，在同种沥青下，七种石料的粘附功大小依次为平凉上杨石灰岩＞玉石湾蛇纹岩＞黑山湖玄武岩＞东乐石灰岩＞永登玄武岩＞出卜拉沟玄武岩＞定西花岗岩。同种石料下，三种沥青的粘附功大小依次为克拉玛依90＃＞SK90#≥中海油90#；
　　最后对比粘附等级、粘附功与TSR的概率相关性，结果表明，粘附等级与TSR的线性关系决定系数R2为0.1956、0.2731、0.4793，粘附功值与TSR的决定系数R2为0.8179、0.7173、0.7996，躺滴法与路用性能具有较好的相关性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外沥青-石料评价方法

1.3 研究思路与主要内容

2 材料评价及试验方法的确定

2.1 沥青及石料

2.2 试验方法的确定

2.3 本章小结

3 材料本征参数及试验条件对粘附性影响分析

3.1内部因素

3.2 外部因素

3.3 本章小结

4 沥青表面自由能及沥青-石料粘附功

4.1 基础理论

4.2 沥青表面自由能

4.3 沥青-石料粘附功

4.4 本章小结

5 沥青混合料水稳定性验证及相关性研究

5.1 水稳定性

5.2 概率性

5.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果