沥青混合料水损坏微纳观尺度研究方法(1)——AFM的应用

水损坏是沥青路面的主要病害之一。从微纳观尺度研究水分对于沥青、沥青-集料界面的影响,有助于深入理解沥青混合料水损坏机理,进而指导水损坏的防治。原子力显微镜(AFM)可从微纳观尺度观测沥青的表面形貌并测定微观力学指标,为研究沥青微观结构及沥青-集料界面粘附特性在水分作用下的衰变规律提供了有效技术手段。论文综述了近年来基于AFM的沥青混合料水损坏研究进展,重点论述了AFM形貌图与微观力学指标在沥青混合料水损坏研究中的应用情况,提出综合应用AFM、表面能理论及分子动力学模拟等多种研究方法,可从力学特性、能量变化和分子结构等多角度深入研究水损坏的进程与机理。

孔隙率对沥青混合料水稳定性影响探讨

在水泥混凝土的施工过程中,沥青混凝土的耐水性仍然是一个大问题。有几个因素会影响沥青混凝土的物理性能,例如环境条件、沥青混合料的特性等。因此本文对孔隙率对沥青混合料水稳定性影响的试验方法及其试验结果进行了讨论。

盐蚀环境对尾矿渣基沥青混合料路用性能劣化的影响

铁尾矿渣大量堆存会对生态环境造成严重污染,将铁尾矿作为骨料用于沥青路面建设对于实现固废资源回收利用、减少环境污染具有重要意义。为探索铁尾矿渣在高盐高湿地区沥青路面中应用的可行性,对铁尾矿渣物化特性进行测试分析,并开展车辙试验、三点弯曲试验、半圆弯曲试验和冻融劈裂试验等系统研究铁尾矿渣沥青混合料在盐蚀环境下的路用性能。结果表明:铁尾矿渣主要化学成分为二氧化硅,属于典型酸性集料。与干燥条件相比,水存在会导致由酸性铁尾矿渣组成的沥青混合料的抗水损害性能显著降低,盐蚀环境会进一步恶化其水稳定性,进而造成其抗疲劳性能与低温抗裂性能劣化。据此提出一系列措施以改善铁尾矿渣沥青混合料的水稳定性,综合发现在沥青中添加一定量的非胺类抗剥落剂或硅烷偶联剂,铁尾矿渣沥青混合料抵御盐蚀的性能会得到显著提升。

沥青混合料抗冻性、水稳定性影响因素试验研究

为提高沥青混合料的抗冻性和水稳定性,对掺入不同抗剥落剂的沥青混合料分别进行了抗冻性、水稳定性试验,得到粗集料的视密度和吸水率对沥青混合料的抗冻性和水稳定性影响不大;石灰岩石屑做细集料的沥青混合料,抗冻性和水稳定性较好;碱性石料可提高沥青混合料的抗冻性和水稳定性;单掺水泥或单掺抗剥落剂能够显著提高抗冻性和水稳定性。

多次孔隙水压作用下沥青混合料性能演化试验

为研究沥青混合料在水-力共同作用下的性能演化过程,在实验室内制备了3种不同沥青含量(3.5%、4.5%、5.5%)的SBS改性沥青混合料试件,利用沥青混合料水敏感性试验(MIST)进行不同次数(500次~7000次)孔隙水压作用的湿度处理,通过湿度处理后试件的物理指标(体积、毛体积密度)来表征沥青混合料的内部结构变化。利用间接拉伸试验(IDT)测得的不同孔隙水压作用次数下的ITS以及TSR来表征沥青混合料力学性能的演化过程。结果发现:随着孔隙水压作用次数的增加,试件内部结构发生了变化,导致试件体积先增大、后减小,毛体积密度有微小的下降。ITS以及TSR结果表明,试件力学性能先降低、后上升。在对不同MIST作用次数湿度处理后试件的含水率进行测量后发现:500次孔隙水压循环是试件由不饱和状态向饱和状态转变的临界作用次数。小于500次作用时,试件未饱和,MIST循环产生孔隙水压较大,因此力学性能不断降低;大于500次作用时,试件已饱和,温度作用取代孔隙水压作用成为主要影响,导致力学性能上升。因此,对于孔隙率为4%左右的小型密级配沥青混合料试件,推荐采用500次MIST循环作为湿度处理来进行沥青混合料的抗水损害能力的评价。