关于沥青粘附性定量测试技术探究

韩坤

【摘 要】沥青路面发生损伤，与多种因素有关，但是其中沥青混合料本身所具有的抗水损坏能力是最为重要的因素。沥青混合料的水稳定性的高低，直接决定了其性能及其耐用性。本文在分析沥青与集料粘附强度的测定原理的基础上，探讨沥青粘附性定量测试技术。

【关键词】沥青；集料；粘附性；定量测试

沥青是公路路面铺筑使用的主要材料，因其具有良好的强度和耐用性，所以应用广泛。但是沥青路面发生水损害，受多种因素的影响，是多种内在和外在的原因共同作用的结果。但是沥青混合料所具有的水稳定性与其自身的抗水损坏能力有直接的关系。沥青与寂寥之间所具有的粘附性是沥青附着在集料表面上的能力以及其所具有的抗剥落性。本文即对沥青年复兴的定量测试技术进行研究和探讨。

1 沥青粘附性概述

从能力理论的角度来看，固体和液体之间所具有的粘附性是受能力作用的影响，也就是液体对固体表面产生润湿作用后形成粘附性，液体对固体的润湿过程从根本上来看是固体与液体表面之间存在的自由能降低的过程。沥青受水的润湿作用而发生水损害，水的浸入作用使得沥青和集料之间的粘附力被降低，而且沥青本身存在的内聚力也被削弱，沥青膜逐渐从集料的表明剥离，最终表现为沥青路面被破坏。虽然说沥青水稳定性的高低受多方面因素的影响，但是以粘附强度为最为根本、最为重要的因素，粘附度的大小与沥青与集料表明之间的自由能的高低有直接的关系。国内外很多专家和学者都致力于沥青材料性能的分析和研究，并对沥青与集料表面之间的粘附功和水敏感性之间的关系进行专门的试验和研究，也取得了一定的成果，但是将这些机理很好的加以利用并研究设计出水稳定性高、耐久性好的沥青混合料的研究成果并不多。这主要是因为对沥青与集料之间的粘附轻度以量化的形式测试并表现出来的方法非常有限。从目前的研究情况来看，沥青材料表面自由能的测试主要以接触角法为主，对集料表面自由能的测试主要以气体吸附法为主。从实践中看这种方法耗时长，测试成本高，推广应用的价值不大。本文主要是对沥青混合料的粘附性定量提出一种新的测试技术。

2 沥青与集料粘附强度的确定

本文对于沥青与集料粘附度的确定，首先要确定沥青与集料之间各自表面自由能关系的基本原理，对此本文将酸碱模型作为联系二者关系的基础。根据酸碱模型，将液体或者固体的表面自由能分为非极性部分、路易斯酸性部分、路易斯碱性部分三个大部分组成。表面自由能的总和，是范德华部分与两倍酸碱部分几何平均值的总和。当一种成分单一的液体浸润到集料中是，就会形成一种新的界面在固体与液体之间，从而导致总能量的变化，并且会造成一系列的热演变。

对集料表明自由能进行测定的主要目的并不是对集料的等级进行划分，而是根据表面能的测定结果对不同种类的沥青与集料之间的粘附强度加以计算。从现今查阅到的研究资料可以很好的证明，集料与沥青之间的粘附度与水从集料界面取代沥青的倾向这两个参数关系紧密。以集料（A），沥青（B）W，水（W），此三种基本材料表面自由能组成部分为已知条件，对两个参数利用公式加以计算：

计算得出的越高说明沥青与集料之间的粘附性越好， 的值越低说明水葱集料界面取代沥青的驱动力越低，根据此两个参数可以选择最优化的沥青与集料组合。

3 测试技术和方法的应用

3.1 测试设备

本文研究所使用的设备以微分等温微热量计为主。在反应室中预先准备两个玻璃瓶，玻璃瓶容量为16ml，其中一个玻璃瓶将集料试样放置与玻璃瓶中，在瓶上方放置一个聚丙烯材质并且带有硅树脂膜封套的顶盖，另一个玻璃瓶做同样处理但是放置于参照室中作为参照。取装满探测液的21探测针的注射器两个分别放置在两个玻璃器的封套上。反应室的玻璃情与注射器外加装置有控温护套。利用热点偶对两个室的热流差异进行测量。当两室的热流达到平衡状态后，注射器在同一时间向两室进行探测液的注射。液体浸润集料引起的热流利用计算机来进行数据采集和记录，反应结束，两室恢复到热平衡状态，前后平衡状态下的热流曲线积分即产生浸湿焓。微热量测试布置图如图1所示：

3.2 测试过程

3.2.1 准备工作

测试选择的集料样品规格在100#筛～200#筛之间，预先使用蒸馏水对其进行冲洗和烘干处理。必要情况下需要进行冲洗、烘干的反复操作，以保证样品的清洁度。探测液有三种，分别庚烷、苯、三氯甲烷，选择此三种探测液的原因在于其不仅符合测量浸湿焓的酸碱度要求，而且已知此三种探测液的表明自由能。

3.2.2 测试操作

去集料样品8g放入玻璃瓶中，在真空条件下对反应瓶与参照瓶进行加热，当温度达到150℃时停止加热并保持此温度状态下四个小时。之后对其进行冷却使其恢复到原有的测试温度。然后将反应瓶放置于反应室中，参照瓶放置于参照室中。

曲容量为2ml的注射器四支装入探测液，反应瓶和参照瓶各放两支，约30分钟左右两瓶达到热平衡状态将注射器中的探测液推入到瓶中。对液体浸湿过程进行记录，通常在30分钟左右两瓶再次达到热平衡的状态。通过热流量曲线计算浸湿焓，通过上述公式计算集料的表面自由能。

4 结语

本文通过计算得到集料的表面自由能，并以此为基础确定沥青与集料之间的粘附性测试方法。沥青与集料之间的粘附性越高，沥青的水稳定性越强，抗水损坏的能力就越高，沥青路面就越具有耐久性。此方法可靠性高，操作方便，具有一定的推广价值。

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[责任编辑：杨玉洁]