利用表面能理论及拉脱试验分析沥青膜的剥离行为

摘要

水损害是我国沥青路面早期破坏的主要形式,而混合料中沥青膜的剥离行为是沥青路面发生水损害的第一阶段,但目前对沥青膜的潜在剥离面或薄弱界面位置、剥离行为机制缺乏统一认识。为深入了解沥青膜剥离行为特征,以表面能理论为基础,对沥青-集料界面黏附功、沥青内聚功进行量化表征;结合杨氏接触角试验,对比分析了不同沥青-集料组合在无水、有水条件下黏附功与内聚功的相对关系,从理论上推断沥青膜剥离的潜在界面位置;进一步结合沥青-集料附着力拉脱试验,对沥青膜剥离界面进行合理验证。结果表明:无水条件下,沥青内聚功、沥青-集料界面黏附功均为正值,且内聚功显著小于黏附功,沥青混合料薄弱界面位于沥青本体内部;有水条件下,内聚功与黏附功变为负值,表明在水分作用下沥青混合料中内聚破坏、界面黏附破坏均趋向自发性。附着力拉脱试验验证表明,干燥状态下,同种沥青与不同集料间附着力基本相当,破坏类型判定为沥青内聚损失C,沥青膜剥离面位于沥青本体内部;浸水状态下,破坏类型为界面黏附破坏A以及混合破坏C/A,沥青膜剥离面由沥青本体内部转移至沥青-集料界面处。本工作基于表面能理论及拉脱试验方法,分析了不同条件下沥青混合料剥离现象形成机制,为提高混合料抗水损害性能提供理论与试验基础。