關于瀝青粘附性定量測試技術探究

韓坤

【摘 要】瀝青路面發生損傷，與多種因素有關，但是其中瀝青混合料本身所具有的抗水損壞能力是最為重要的因素。瀝青混合料的水穩定性的高低，直接決定了其性能及其耐用性。本文在分析瀝青與集料粘附強度的測定原理的基礎上，探討瀝青粘附性定量測試技術。

【關鍵詞】瀝青；集料；粘附性；定量測試

瀝青是公路路面鋪筑使用的主要材料，因其具有良好的強度和耐用性，所以應用廣泛。但是瀝青路面發生水損害，受多種因素的影響，是多種內在和外在的原因共同作用的結果。但是瀝青混合料所具有的水穩定性與其自身的抗水損壞能力有直接的關系。瀝青與寂寥之間所具有的粘附性是瀝青附著在集料表面上的能力以及其所具有的抗剝落性。本文即對瀝青年復興的定量測試技術進行研究和探討。

1 瀝青粘附性概述

從能力理論的角度來看，固體和液體之間所具有的粘附性是受能力作用的影響，也就是液體對固體表面產生潤濕作用后形成粘附性，液體對固體的潤濕過程從根本上來看是固體與液體表面之間存在的自由能降低的過程。瀝青受水的潤濕作用而發生水損害，水的浸入作用使得瀝青和集料之間的粘附力被降低，而且瀝青本身存在的內聚力也被削弱，瀝青膜逐漸從集料的表明剝離，最終表現為瀝青路面被破壞。雖然說瀝青水穩定性的高低受多方面因素的影響，但是以粘附強度為最為根本、最為重要的因素，粘附度的大小與瀝青與集料表明之間的自由能的高低有直接的關系。國內外很多專家和學者都致力于瀝青材料性能的分析和研究，并對瀝青與集料表面之間的粘附功和水敏感性之間的關系進行專門的試驗和研究，也取得了一定的成果，但是將這些機理很好的加以利用并研究設計出水穩定性高、耐久性好的瀝青混合料的研究成果并不多。這主要是因為對瀝青與集料之間的粘附輕度以量化的形式測試并表現出來的方法非常有限。從目前的研究情況來看，瀝青材料表面自由能的測試主要以接觸角法為主，對集料表面自由能的測試主要以氣體吸附法為主。從實踐中看這種方法耗時長，測試成本高，推廣應用的價值不大。本文主要是對瀝青混合料的粘附性定量提出一種新的測試技術。

2 瀝青與集料粘附強度的確定

本文對于瀝青與集料粘附度的確定，首先要確定瀝青與集料之間各自表面自由能關系的基本原理，對此本文將酸堿模型作為聯系二者關系的基礎。根據酸堿模型，將液體或者固體的表面自由能分為非極性部分、路易斯酸性部分、路易斯堿性部分三個大部分組成。表面自由能的總和，是范德華部分與兩倍酸堿部分幾何平均值的總和。當一種成分單一的液體浸潤到集料中是，就會形成一種新的界面在固體與液體之間，從而導致總能量的變化，并且會造成一系列的熱演變。

對集料表明自由能進行測定的主要目的并不是對集料的等級進行劃分，而是根據表面能的測定結果對不同種類的瀝青與集料之間的粘附強度加以計算。從現今查閱到的研究資料可以很好的證明，集料與瀝青之間的粘附度與水從集料界面取代瀝青的傾向這兩個參數關系緊密。以集料（A），瀝青（B）W，水（W），此三種基本材料表面自由能組成部分為已知條件，對兩個參數利用公式加以計算：

計算得出的越高說明瀝青與集料之間的粘附性越好， 的值越低說明水蔥集料界面取代瀝青的驅動力越低，根據此兩個參數可以選擇最優化的瀝青與集料組合。

3 測試技術和方法的應用

3.1 測試設備

本文研究所使用的設備以微分等溫微熱量計為主。在反應室中預先準備兩個玻璃瓶，玻璃瓶容量為16ml，其中一個玻璃瓶將集料試樣放置與玻璃瓶中，在瓶上方放置一個聚丙烯材質并且帶有硅樹脂膜封套的頂蓋，另一個玻璃瓶做同樣處理但是放置于參照室中作為參照。取裝滿探測液的21探測針的注射器兩個分別放置在兩個玻璃器的封套上。反應室的玻璃情與注射器外加裝置有控溫護套。利用熱點偶對兩個室的熱流差異進行測量。當兩室的熱流達到平衡狀態后，注射器在同一時間向兩室進行探測液的注射。液體浸潤集料引起的熱流利用計算機來進行數據采集和記錄，反應結束，兩室恢復到熱平衡狀態，前后平衡狀態下的熱流曲線積分即產生浸濕焓。微熱量測試布置圖如圖1所示：

3.2 測試過程

3.2.1 準備工作

測試選擇的集料樣品規格在100#篩～200#篩之間，預先使用蒸餾水對其進行沖洗和烘干處理。必要情況下需要進行沖洗、烘干的反復操作，以保證樣品的清潔度。探測液有三種，分別庚烷、苯、三氯甲烷，選擇此三種探測液的原因在于其不僅符合測量浸濕焓的酸堿度要求，而且已知此三種探測液的表明自由能。

3.2.2 測試操作

去集料樣品8g放入玻璃瓶中，在真空條件下對反應瓶與參照瓶進行加熱，當溫度達到150℃時停止加熱并保持此溫度狀態下四個小時。之后對其進行冷卻使其恢復到原有的測試溫度。然后將反應瓶放置于反應室中，參照瓶放置于參照室中。

曲容量為2ml的注射器四支裝入探測液，反應瓶和參照瓶各放兩支，約30分鐘左右兩瓶達到熱平衡狀態將注射器中的探測液推入到瓶中。對液體浸濕過程進行記錄，通常在30分鐘左右兩瓶再次達到熱平衡的狀態。通過熱流量曲線計算浸濕焓，通過上述公式計算集料的表面自由能。

4 結語

本文通過計算得到集料的表面自由能，并以此為基礎確定瀝青與集料之間的粘附性測試方法。瀝青與集料之間的粘附性越高，瀝青的水穩定性越強，抗水損壞的能力就越高，瀝青路面就越具有耐久性。此方法可靠性高，操作方便，具有一定的推廣價值。

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[責任編輯：楊玉潔]