溫拌SBS改性瀝青粘附特性的微觀機理研究.pdf

1、SBS改性瀝青作為我國道路工程領(lǐng)域使用的主要改性瀝青類型，由于其優(yōu)良的性能，在高等級路面建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，在SBS改性瀝青混合料的施工過程中，較高的施工溫度會帶來能源消耗巨大、粉塵和廢氣導(dǎo)致環(huán)境污染等一系列問題。溫拌瀝青（WMA）的使用能有效降低熱拌瀝青混合料的施工溫度，是一種節(jié)能減排的綠色筑路材料，但其降低施工溫度的技術(shù)特點使其水穩(wěn)定性能受到了很大的挑戰(zhàn)，而有關(guān)溫拌瀝青與集料體系粘附性的微觀機理尚未明確，成為制約該項技術(shù)推廣應(yīng)

2、用的主要瓶頸。
　　本文首先針對不同原材料類型及摻量下SBS改性瀝青的粘附性展開研究。分別考慮基質(zhì)瀝青類型、SBS改性劑類型、SBS摻量、相容劑摻量和穩(wěn)定劑摻量等五個因素，基于表面自由能方法，求得不同原材料參數(shù)下瀝青的粘聚功。同時，根據(jù)AFM試驗結(jié)果，比較分析不同原材料參數(shù)對SBS改性瀝青納觀粘附特性和微觀形貌的影響，并對粘聚功和納觀粘附力數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。在此基礎(chǔ)上，研究不同原材料影響因素對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理

3、。
　　其次，以SBS改性瀝青為原樣瀝青，制備Sasobit和Evotherm兩種不同的溫拌SBS改性瀝青。通過表面自由能理論和AFM技術(shù)，獲得干濕條件下瀝青的粘聚功、粘附功、剝落功、配伍率和納觀粘附力等粘附性能指標(biāo)，并結(jié)合AFM圖像掃描試驗結(jié)果，探尋溫拌劑對SBS改性瀝青粘附性能的影響機制。
　　最后，對老化前后的原樣瀝青和溫拌SBS改性瀝青，分別以表面自由能和納觀粘附力為指標(biāo)評價瀝青的粘附特性，并比較老化前后瀝青形貌圖和

4、相位圖的變化。同時，根據(jù)紅外光譜圖中吸收峰和官能團(tuán)指數(shù)的變化，定量表征老化對溫拌SBS改性瀝青化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，對不同粘附特性指標(biāo)以及瀝青官能團(tuán)指數(shù)與納觀粘附力之間進(jìn)行相關(guān)性分析，從而建立老化條件下瀝青微觀形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)與粘附性能的內(nèi)在關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明：
　　（1）不同基質(zhì)瀝青下SBS改性瀝青的粘聚功和納觀粘附力存在較大差異，SBS改性劑與基質(zhì)瀝青之間在粘附特性上存在配伍性的問題。適當(dāng)增加SBS摻量，對提高

5、SBS改性瀝青的粘聚性及其與集料的粘附性兩方面均有利，從而使得瀝青-集料體系的抗水損害能力逐漸加強。隨著抽出油摻量的增大，SBS改性瀝青的粘聚功先增大后減小，當(dāng)抽出油摻量超過3.5％時，SBS改性瀝青的粘聚功出現(xiàn)下降趨勢。隨著穩(wěn)定劑摻量的增大，SBS改性瀝青的粘聚功和納觀粘附力均有不同程度的提高，且粘附性指標(biāo)之間的表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。
　?。?）粘聚和粘附兩方面的試驗結(jié)果均表明，Evotherm溫拌劑添加后瀝青混合料的水穩(wěn)定性得到

6、增強，而 Sasobit溫拌劑的添加降低了瀝青混合料的抗水損害能力。瀝青試樣浸水后的納觀粘附力均比浸水前要小，表明浸水處理降低了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。粘聚功、粘附功和配伍率與納觀粘附力指標(biāo)之間具有一定的正相關(guān)關(guān)系，且粘聚功與納觀粘附力指標(biāo)之間的相關(guān)性最好。相比不浸水條件時，浸水后表面瀝青的膠體結(jié)構(gòu)有從“溶-凝膠型”變?yōu)椤叭苣z型”的趨勢。
　?。?）原樣瀝青和溫拌瀝青老化后表面自由能和納觀粘附力均有所減小，但原樣瀝青納觀粘附力的減小