鹽凍循環(huán)條件下瀝青微觀結(jié)構(gòu)及流變學(xué)性能研究.pdf

1、隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，瀝青混凝土路面被廣泛應(yīng)用。北方冬天雨雪天氣較多，瀝青路面很容易積雪結(jié)冰，常使用融雪鹽融雪除冰，在大溫差地區(qū)易發(fā)生凍融循環(huán)，進(jìn)一步加劇路面結(jié)構(gòu)的剝蝕，使瀝青混合料出現(xiàn)開裂和松散等現(xiàn)象，造成瀝青路面的使用壽命下降。瀝青混合料是由礦質(zhì)骨料和瀝青構(gòu)成的多相分散體系，其力學(xué)性能和路用性能很大程度上取決于各組成部分的微觀或者納米層次上的材料特性，特別是瀝青作為膠結(jié)材料，其性能對保證路面的耐久性尤為重要。
　　本文針

2、對西北部寒冷地區(qū)工程實(shí)踐中常用的基質(zhì)瀝青和兩種改性瀝青（SBS改性瀝青、膠粉改性瀝青），通過掃描電子顯微鏡觀測（SEM）、原子力顯微鏡觀測（AFM）、動態(tài)剪切流變試驗(yàn)（DSR）、重復(fù)蠕變恢復(fù)試驗(yàn)和彎曲梁試驗(yàn)（BBR）等手段，比較分析了鹽凍循環(huán)前后三種瀝青的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)以及流變學(xué)性能的變化，為寒冷地區(qū)道路路面材料的選擇和使用提供參考依據(jù)。SEM和AFM觀測結(jié)果相互補(bǔ)充，從不同角度反映瀝青凍融循環(huán)前后的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化。SEM發(fā)現(xiàn)，改性劑與瀝青

3、都能有效共混獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。凍融循環(huán)后瀝青發(fā)生不同程度的水老化，尤其是鹽凍循環(huán)后基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青中出現(xiàn)鹽晶粒，瀝青膜破壞明顯，而膠粉改性瀝青中膠粉顆粒抑制鹽晶粒的生長，但多次凍融循環(huán)后仍能保持較好的形態(tài)。AFM發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青出現(xiàn)“蜂形”結(jié)構(gòu)。凍融循環(huán)后，“蜂形”結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同變化。膠粉改性瀝青未出現(xiàn)“蜂形”結(jié)構(gòu)，凍融循環(huán)后膠粉改性瀝青表面形貌與原樣基質(zhì)瀝青相差不大。DSR試驗(yàn)結(jié)果表明，膠粉改性瀝青具有更好的高溫使用

4、性能。凍融循環(huán)后瀝青的車轍因子 G*/sinδ與原樣瀝青差異不大，相位角δ變化相對明顯。對凍融循環(huán)前后的瀝青動態(tài)剪切流變參數(shù)進(jìn)行灰熵分析發(fā)現(xiàn)，對瀝青復(fù)合模量G*影響最大的因素是融雪鹽溶液濃度，其次是10℃延度；對瀝青相位角δ影響最大的因素是軟化點(diǎn)，其次是針入度。重復(fù)蠕變恢復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，膠粉改性瀝青具有更好的高溫使用性能。凍融循環(huán)前后SBS改性瀝青和膠粉改性瀝青的εP/εL在加載初期均隨著加載次數(shù)的增加而增加，一定次數(shù)后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。凍融循

5、環(huán)后，SBS改性瀝青的εP/εL降低，膠粉改性瀝青的εP/εL基本不變。利用Burgers模型擬合得到蠕變勁度的黏性成分Gv，凍融循環(huán)后SBS改性瀝青Gv值小于原樣SBS改性瀝青，膠粉改性瀝青Gv值大于原樣膠粉改性瀝青，且水凍循環(huán)與鹽凍循環(huán)Gv值差別不大。BBR試驗(yàn)結(jié)果表明，SBS改性瀝青和膠粉改性瀝青的低溫性能總體上優(yōu)于基質(zhì)瀝青，且不同種類瀝青的低溫性能的適用溫度范圍不同。凍融循環(huán)后瀝青的低溫抗裂性總體低于原樣瀝青，改性瀝青與基質(zhì)瀝青