影響毛細(xì)管上升法測(cè)礦粉接觸角的外因及解決方法

孔令云， 曹慧平， 張玉貞

(1.交通土建工程材料國(guó)家地方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(重慶交通大學(xué))， 重慶 400074； 2. 重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400074； 3.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266555；)

影響毛細(xì)管上升法測(cè)礦粉接觸角的外因及解決方法

孔令云1， 曹慧平2， 張玉貞3

(1.交通土建工程材料國(guó)家地方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(重慶交通大學(xué))， 重慶 400074； 2. 重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400074； 3.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266555；)

針對(duì)礦粉接觸角測(cè)定試驗(yàn)中條件非標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致的試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性差、復(fù)現(xiàn)性差，及部分礦粉接觸角無(wú)法測(cè)得的問(wèn)題，根據(jù)試驗(yàn)原理并結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)粉體柱密實(shí)度、濾紙層數(shù)及其包裹高度、浸漬液體選擇等外因?qū)ΦV粉接觸角試驗(yàn)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究. 研究表明：粉體柱的密實(shí)程度對(duì)礦粉接觸角的離散性影響顯著，密實(shí)度越穩(wěn)定接觸角離散性越??；玻璃管底部濾紙包裹層數(shù)及包裹高度、以及浸漬液體的選擇等外因，對(duì)能否測(cè)得礦粉接觸角有直接影響，并且對(duì)粒徑較大的礦粉影響尤為顯著；礦粉粒徑越大，玻璃管底部需要包裹濾紙層數(shù)越多；玻璃管底部包裹濾紙的頂面需高出液面，選擇表面能參數(shù)分量中色散分量非零的極性液體，以確保順利測(cè)出粉體的接觸角.

道路工程；接觸角；毛細(xì)管上升法；礦粉；外因分析

在現(xiàn)代道路工程中，瀝青與集料之間的粘聚力不足或?yàn)r青自身的內(nèi)聚力不足可能造成路面較早的出現(xiàn)損壞，這種損壞往往導(dǎo)致瀝青混合料的水損壞， 瀝青浸潤(rùn)集料時(shí)單位面積所釋放的能量，即表面能[1]. 表面自由能理論認(rèn)為液體與固體之間的粘附性是由于能量作用原理，即液體浸潤(rùn)固體表面而形成的，其浸潤(rùn)過(guò)程也是固、液體系的表面能減小的過(guò)程[2]. 當(dāng)瀝青在集料表面擴(kuò)散并潤(rùn)濕時(shí)，集料會(huì)吸附瀝青分子并降低整個(gè)系統(tǒng)的表面能維持穩(wěn)定，這個(gè)過(guò)程又產(chǎn)生了粘附作用. 表面能理論是評(píng)價(jià)瀝青和集料界面粘附性的一種有效方法，可以定量的分析瀝青和集料界面的粘附能力的大小，即釋放的能量越小，粘聚力的自愈性或抗開(kāi)裂性能越好. 對(duì)瀝青與集料而言，對(duì)于同種瀝青，不同類型的集料，主要取決于集料的表面自由能[3].

表面能理論已越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代道路材料工程之中. 因此，選擇一種合適的方法來(lái)表征十分必要. 集料表面自由能的測(cè)定方法主要分為直接法和間接法，目前主要采用的方式是間接法. 間接法是通過(guò)測(cè)定接觸角后再計(jì)算得出表面能結(jié)果，而毛細(xì)管上升法[4]適用于確定粉末狀集料(礦粉)與液體的接觸角，同時(shí)該方法測(cè)定集料接觸角的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便且容易掌握，目前已被廣泛應(yīng)用. 在采用毛細(xì)管上升法測(cè)定礦粉接觸角的過(guò)程中，因試驗(yàn)方法非標(biāo)準(zhǔn)化，諸多外因?qū)υ囼?yàn)結(jié)果精度造成影響，導(dǎo)致該試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性、復(fù)現(xiàn)性均相對(duì)較差. 本文對(duì)影響該試驗(yàn)精度的外因進(jìn)行了試驗(yàn)研究，這些外因包括：制樣、粉體柱底部濾紙包裹方法、表面能已知的液體的選擇等. 通過(guò)該研究得到了能夠提高試驗(yàn)精度、準(zhǔn)確測(cè)出礦粉接觸角的試驗(yàn)方法.

1 接觸角測(cè)定原理及試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

毛細(xì)管上升法測(cè)定接觸角的基本原理為：固態(tài)粉體柱間的粉體空隙間內(nèi)會(huì)形成微小的毛細(xì)管通道，通過(guò)毛細(xì)管的毛細(xì)作用，液體能自發(fā)地滲透進(jìn)入到玻璃管內(nèi)的粉體柱中. 毛細(xì)作用的強(qiáng)弱取決于液體的表面張力和固體的接觸角，通過(guò)測(cè)定已知表面張力的液體在粉末柱中的上升情況，記錄液體上升到一定高度h(cm)時(shí)所用的時(shí)間t(s)，即可獲得該液體對(duì)粉末的接觸角信息. 試驗(yàn)原理如圖1所示，試驗(yàn)溫度為25 ℃，具體步驟：1)試驗(yàn)材料準(zhǔn)備(內(nèi)徑1.8 mm的玻璃管、礦粉、濾紙、浸漬溶液等)，見(jiàn)圖2(a)；2)將濾紙緊緊包裹住玻璃管底部防止礦粉在試驗(yàn)過(guò)程中下漏，見(jiàn)圖2(b)；3)往玻璃管內(nèi)緩緩加入定量的礦粉，并將管內(nèi)礦粉震蕩至一定密實(shí)狀態(tài)，見(jiàn)圖2(c)；4)將底部包裹濾紙的玻璃管底端小心放入浸漬液體中使溶液逐步上升，包裹濾紙的上邊緣應(yīng)高出液面，見(jiàn)圖2(d)；5)觀測(cè)溶液在玻璃管內(nèi)上升狀況并按照管外壁刻度記錄時(shí)間數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖2(e).

1—溶液槽內(nèi)溶液；2—玻璃管內(nèi)粉體柱；3—溶液浸漬高度

圖2 試驗(yàn)裝置操作步驟圖

按照上述的試驗(yàn)操作步驟進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，即可對(duì)礦粉的表面能參數(shù)進(jìn)行測(cè)定. 首先需選用一種表面能較低的液體獲得毛細(xì)管有效半徑Reff[5-6]，這是因?yàn)楸砻婺茌^低的液體與礦粉接觸并浸潤(rùn)時(shí)，可以近似看作液體基本完全浸潤(rùn)礦粉，即接觸角為0. 然后通過(guò)試驗(yàn)得出時(shí)間與浸潤(rùn)高度的比例關(guān)系，采用Washburn浸漬方程[7-9]計(jì)算得到有效半徑Reff. (常見(jiàn)的表面能較低的溶液有己烷、戊烷，本文中采用戊烷溶液)不同種類的礦粉在不同測(cè)試液體下的接觸角也是依據(jù)Washburn浸漬方程計(jì)算，即

h2/t=(γlReffcosθ)/2η.

式中:h為液體上升高度，cm；t為浸漬時(shí)間，s；γl為液體的表面自由能，mJ·m-2；Reff為毛細(xì)管的有效半徑，μm；θ為液體和固體之間的接觸角，(°)；η為液體的粘度，mN·m-2·s-1.

試驗(yàn)中除標(biāo)定液體之外，還需另選3種溶液測(cè)定接觸角，并根據(jù)楊氏方程[10]計(jì)算液體在固體界面上的接觸角與界面自由能. 本文最初選定的3種液體是蒸餾水、甲苯、甲酰胺.

2 影響試驗(yàn)結(jié)果的外因分析

影響礦粉接觸角的因素主要可分為內(nèi)因、外因兩個(gè)部分，其中內(nèi)因主要包括：粉體粒徑大小、化學(xué)組分等；外因主要體現(xiàn)在試驗(yàn)方法上，本文主要討論外因的影響. 根據(jù)第1節(jié)中的試驗(yàn)原理以及具體試驗(yàn)操作，本文主要討論制樣過(guò)程(礦粉柱密實(shí)程度)、濾紙層數(shù)、濾紙高度、以及浸漬溶液對(duì)礦粉接觸角試驗(yàn)結(jié)果的影響. 文章隨機(jī)選擇了4種不同的礦粉，選擇經(jīng)過(guò)篩孔為0.15 mm篩余礦粉，再經(jīng)孔徑為200目(0.074 mm)、300目(0.05 mm)、400目(0.038 5 mm)、500目(0.030 8 mm)篩網(wǎng)篩分，取篩上剩余作為試樣，分別記為200、300、400、500目樣品.

2.1 粉體柱密實(shí)程度的影響

毛細(xì)管上升法主要是依據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象，即浸潤(rùn)液體通過(guò)玻璃管內(nèi)礦粉粉體形成的毛細(xì)管道并逐步上升的過(guò)程. 因此，在試驗(yàn)過(guò)程中可以明顯發(fā)現(xiàn)，玻璃管內(nèi)的礦粉需要緩慢均勻壓至密實(shí)狀態(tài)，如果壓實(shí)的不夠均勻或者還未達(dá)到密實(shí)狀態(tài)， Washburn浸漬方程中的h2/t不能呈現(xiàn)良好的線性，同時(shí)試驗(yàn)的重復(fù)性也很差，不能達(dá)到理想的效果. 圖3為400目粒徑的礦粉浸漬于甲酰胺液體中的試驗(yàn)結(jié)果. 圖3(a)中，每一根玻璃管的震蕩壓實(shí)礦粉時(shí)間為5 min，試驗(yàn)結(jié)果中線性相關(guān)系數(shù)R2以及兩條線型的重復(fù)性較差. 圖3(b)為確保將震蕩礦粉到均勻密實(shí)狀態(tài)方法后的Washburn浸漬方程中的h2/t的線性關(guān)系，可以看出，不管是線性相關(guān)系數(shù)R2還是兩條線性的重復(fù)性都達(dá)到了較為理想的效果. 由此可見(jiàn)，玻璃管中礦粉粉體柱密實(shí)度穩(wěn)定程度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的離散性有顯著影響，應(yīng)在制樣過(guò)程中通過(guò)合理的措施確保制樣密實(shí)度穩(wěn)定性.

(a)改進(jìn)前

(b)改進(jìn)后

Fig.3 Mineral density method before and after the rising speed of the linear relationship between the liquid sample

本文采用的粉體柱密實(shí)步驟：捏住玻璃管使其保持豎直狀態(tài)，使玻璃管底端距離桌面5 cm左右，松手讓玻璃管自由下落，重復(fù)這一步驟，待玻璃管內(nèi)粉體柱不再明顯下降時(shí)，再次重復(fù)此步驟約5 min，確保粉體柱震蕩均勻密實(shí)，能夠得到良好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果. 此外，震蕩密實(shí)工作的桌面最好采用軟質(zhì)的橡膠桌面，能夠多次地輕微均勻震蕩粉體柱，最終得到的密實(shí)效果更好.

2.2 濾紙層數(shù)和濾紙高度的影響

為避免玻璃管底部粉體掉落，以及部分液體在粉體柱中上升速度過(guò)快而導(dǎo)致的無(wú)法記錄數(shù)，將玻璃管底部裹上濾紙后再將其放置在溶液中,見(jiàn)圖2.

2.2.1 濾紙層數(shù)的影響

對(duì)于同一種礦粉，隨著粒徑減小，液體在粉體柱中上升的速度漸慢，線性的斜率k=h2/t越小，反之亦然，如圖4所示. 由于上述現(xiàn)象的存在，對(duì)部分粒徑稍大的粉體，在某些液體中則會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：由于液體在粉體柱中上升速度過(guò)快，導(dǎo)致計(jì)算接觸角時(shí)，出現(xiàn)cosθ=2kη/(γ1Reff)>1的情況，導(dǎo)致接觸角無(wú)法計(jì)算. 本文試驗(yàn)中該現(xiàn)象出現(xiàn)在200目礦粉的測(cè)試過(guò)程中，具體見(jiàn)表1.

圖4 礦粉3在戊烷溶液中的上升速率

Tab.1 The test value of cosine value to contact angle of the sample 200 mesh powder, a layer of filter conditions

礦粉2kη/(γ1Reff)蒸餾水甲苯甲酰胺礦粉11.231.281.361.461.291.41礦粉21.241.381.671.201.291.77礦粉31.081.381.641.061.371.69礦粉41.351.401.621.291.491.73

為解決上述現(xiàn)象，考慮在玻璃管底部裹上濾紙，嘗試通過(guò)增加濾紙的層數(shù)來(lái)減緩液體在粉體柱中的上升速度. 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濾紙?jiān)黾拥?層時(shí)，液體在粉體柱中的上升速度顯著下降，如圖5所示，在該條件下的蒸餾水中已經(jīng)能夠順利計(jì)算出礦粉的接觸角. 但甲苯、甲酰胺與200目礦粉的接觸角仍無(wú)法測(cè)得，見(jiàn)表2. 由此可見(jiàn)，當(dāng)出現(xiàn)液體上升速度過(guò)快導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算礦粉與液體接觸角時(shí)，可通過(guò)增加玻璃管底部濾紙層數(shù)的方式解決.

圖5 不同層數(shù)濾紙下200目礦粉在蒸餾水中k的變化

Fig.5 Changes of different layers of filter paper under the condition of 200 mesh powder in distilled water

表2200目礦粉采用3層濾紙時(shí)接觸角計(jì)算結(jié)果

Tab.2 200 mesh powder using three layers of filter paper contact angle test results

礦粉2kη/(γ1Reff)蒸餾水甲苯甲酰胺礦粉10.691.041.120.841.041.12礦粉20.691.311.380.691.331.36礦粉30.741.131.320.751.131.32礦粉40.621.121.060.621.141.06

2.2.2 濾紙包裹高度的影響

在該組試驗(yàn)中，盡管蒸餾水作為浸漬液體時(shí)可以測(cè)出粉體與液體的接觸角，但是甲苯、甲酰胺作為浸漬液體時(shí)，液體與粉體的cosθ仍然大于1，無(wú)法計(jì)算其接觸角. 觀察試驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：甲酰胺液體上升狀態(tài)出現(xiàn)了先平緩后速度加快的不均勻現(xiàn)象，不符合正常規(guī)律. 觀察發(fā)現(xiàn)其原因是濾紙包裹位置過(guò)低，甲酰胺液體在浸泡濾紙之后，從濾紙與玻璃管的縫隙滲透至管內(nèi). 基于該試驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)前述試驗(yàn)方法進(jìn)行了二次改進(jìn)：將濾紙裹的高度超過(guò)玻璃管放置溶液中的液面，從而保證甲酰胺液體均是通過(guò)包裹的3層濾紙進(jìn)入粉體柱，保證液體在粉體柱中均勻上升. 圖6是改進(jìn)濾紙方法前后的數(shù)據(jù)對(duì)比圖，采用二次改進(jìn)后的方法對(duì)粉體與甲酰胺液體進(jìn)行接觸角試驗(yàn)，該條件下4種礦粉與甲酰胺的接觸角的余弦值均值分別為0.92、0.98、0.98、0.97.

圖6 濾紙改進(jìn)前后200目礦粉在甲酰胺中k的變化

Fig.6 Changes in filter paper 200 mesh powder in formamide method before and after

由圖6及二次改進(jìn)后方法測(cè)得的礦粉與甲酰胺接觸角余弦值可以看出，第2次改進(jìn)方法后，甲酰胺溶液在礦粉中的上升速率顯著降低，其接觸角的cosθ值小于1，可以根據(jù)公式計(jì)算得出接觸角. 由此可見(jiàn)，玻璃管底部濾紙包裹高度是否高出液面對(duì)可否測(cè)得礦粉接觸角有顯著影響.

2.3 浸漬液體的選擇

表2中，甲苯與200目礦粉的接觸角，測(cè)量過(guò)程中未出現(xiàn)非正?，F(xiàn)象，即其測(cè)量結(jié)果是可信的，但是，根據(jù)表2中甲苯與200目礦粉的接觸角試驗(yàn)結(jié)果則無(wú)法計(jì)算兩者的接觸角，從而影響該礦粉的表面能參數(shù)的計(jì)算. 對(duì)比表1～3可以發(fā)現(xiàn)，200目的礦粉與蒸餾水、甲酰胺在試驗(yàn)條件合適的條件下，均可測(cè)得兩者之間的接觸角，而甲苯液體，對(duì)于粒徑較大的部分礦粉均無(wú)法測(cè)試兩者之間的接觸角.

為了測(cè)得粒徑較大的礦粉接觸角從而計(jì)算得出其表面能參數(shù)，本文對(duì)蒸餾水、甲苯、甲酰胺3種液體的表面能參數(shù)分量[11](見(jiàn)表3)、以及粉體粒徑-粉體柱有效半徑關(guān)系曲線(圖7)進(jìn)行了對(duì)比分析.

表3 蒸餾水、甲苯、甲酰胺表面能參數(shù)(25 ℃)

由表3、圖7可以看出：1)蒸餾水是強(qiáng)極性液體，甲酰胺為弱極性液體，甲苯為分子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的非極性液體；液體的極性越強(qiáng)，表明其分子結(jié)構(gòu)中電子分布的不對(duì)稱性越強(qiáng)；電子分布越不對(duì)稱，其產(chǎn)生的作用力越大；由于分子中電子分布不對(duì)稱而產(chǎn)生的力是范德華力的重要組成部分，由范德華力產(chǎn)生的液體的表面能稱為色散分量；表3中可以看出，蒸餾水表面能的色散分量最大，甲苯表面能色散分量為0，可見(jiàn)，與其液體的極性強(qiáng)弱是完全對(duì)應(yīng)的. 2)由圖7可以看出，隨著礦粉粒徑的減小，粉體柱有效半徑逐漸減小. 在粉體粒徑為200目時(shí)，粉體柱的有效半徑顯著大于其他粒徑的. 3)結(jié)合1)、2)的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粒徑較大(如200目)時(shí)，其粉體柱中毛細(xì)管較大的有效半徑，加速了非極性液體在其中的上升速度，從而導(dǎo)致了無(wú)法測(cè)出合理的接觸角. 4)綜上可知，對(duì)粒徑較大、試驗(yàn)中粉體柱有效半徑較大的礦粉，不宜采用非極性的液體進(jìn)行接觸角的測(cè)量，建議采用極性液體，即色散分量較大的液體.

圖7 礦粉粒徑與粉體柱有效半徑關(guān)系

Fig.7 Particle size and powder column effective radius diagram

因此，對(duì)本文涉及的200目礦粉的接觸角的測(cè)量，選用極性液體乙二醇進(jìn)行測(cè)試，4種礦粉與乙二醇的接觸角的余弦值均值分別為0.92、0.89、0.95、0.97. 可見(jiàn)，當(dāng)?shù)V粉粒徑較大、粉體柱有效半徑相對(duì)較大時(shí)，采用非極性液體無(wú)論其他條件如何改變，均較難測(cè)得其接觸角；當(dāng)采用多層濾紙、較高的濾紙包裹高度、極性液體等措施時(shí)，可順利測(cè)得其接觸角.

3 結(jié) 論

1)在粉體柱制樣過(guò)程中，玻璃管內(nèi)的粉體柱密實(shí)程度對(duì)礦粉接觸角的離散性影響顯著，要按一致、合理的方法嚴(yán)格控制，確保礦粉震蕩均勻密實(shí)至最佳狀態(tài)，才能得到礦粉在液體中良好的上升高度與時(shí)間的線性關(guān)系及試驗(yàn)結(jié)果良好的平行性. 同時(shí)，震蕩玻璃管內(nèi)礦粉的桌面選擇軟質(zhì)橡膠界面為最佳.

2)礦粉與液體的接觸角測(cè)定試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)液體上升速度較快導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算接觸角時(shí)，可采取增加玻璃管底部包裹濾紙層數(shù)及包裹高度等措施，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低液體上升速度、改進(jìn)試驗(yàn)精度，有效測(cè)得接觸角的目的.

3)當(dāng)?shù)V粉粒徑較大、粉體柱有效半徑相對(duì)較大時(shí)，同時(shí)采用多層濾紙、較高的濾紙包裹高度、極性液體等措施時(shí)，可順利測(cè)得其接觸角.

[1] 韓森,劉亞敏,徐歐明,等.材料特性對(duì)瀝青-集料界面粘附性的影響[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 30(3): 6-10.

HAN Sen, LIU Yamin, XU Ouming, et al. Influence of material characteristics on adhesion at interface between asphalt and aggregate [J]. Journal of Chang’an University(Natural Science Edition), 2010, 30(3): 6-10.

[2] 程傳煊. 表面物理化學(xué)[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995.

CHENG Chuanxuan. Surface physical chemistry [M]. Beijing: Science and Technology Literature Publishing House，1995.

[3] 孔維川. 集料特性對(duì)瀝青-集料界面性能影響研究[D]. 西安:長(zhǎng)安大學(xué),2012.

KONG Weichuan.Impacts of aggregate characteristics on asphalt/aggregates interface properties [D]. Xi’an: Chang’an University, 2012.

[4] 肖慶一,薛杭,徐金枝,等.基于表界面理論的瀝青路面水損壞模型研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007, 29(5): 71-73.

XIAO Qingyi, XUE Hang, XU Jinzhi, et al.Mositure damage model of asphalt mixture based on surface and interface theory [J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2007,29(5):71-73.

[5] 杜美娜,羅運(yùn)軍. RDX表面能及其分量的測(cè)定[J].火炸藥學(xué)報(bào),2007,30(1):36-39.

DU Meina, LUO Yunjun.Determination of the surface free energy and its components of RDX [J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2007, 30(1): 36-39.

[6] 杜美娜,羅運(yùn)軍,李國(guó)平. Washburn薄層毛細(xì)滲透法測(cè)定ε晶型CL-20的表面能及其分量[J].含能材料,2007,15(3):269-272.

DU Meina, LUO Yunjun, LI Guoping.Determination of surface free energy components ofε-CL-20 by thin-layer wicking technique [J].Chinese Journal of Energetic Materials, 2007,15(3):269-272.

[7] 楊繼華,張樹(shù)海.毛細(xì)滲透法測(cè)定固體表面能[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2007,33(1):61-63.

YANG Jihua, ZHANG Shuhai. Measure the surface free energy by wicking permeation [J]. Industrial Safety and Environmental Protection, 2007, 33(1):61-63.

[8] FRIES N, ODIC K，DREYER M. Wicking of perfectly wetting li-quids into a metallic mesh[C]//Proceedings of the 2nd International Conference on Porous Media and its Applications in Science and Engineering ICPM2. Kauai：Begell House Publishing Inc，2007.

[9] WASHBURN E. The dynamics of capillary flow [J].Physical Review Online Archive, 1921,17(3):273-283.

[10]YOUNG T. An essay on the cohesion of fluids [J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1805, 95: 65-87.

[11]LIDE D R. CRC handbook of chemistry and physics[S]. Florida: CRC Press, Inc, 2010.

[12]郭猛.瀝青膠漿的界面行為與機(jī)理分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

GUO Meng.Interfacial behavior of asphalt mastics and its mechanism[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2012.

[13]陳志國(guó). 火山灰瀝青膠漿路用性能的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2010.

CHEN Zhiguo.Research on performance of volcanic ash asphalt mastic[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2010.

Externalfactorsforcontactangleofmineralfillerwithcapillaryrisemethodandsolutions

KONG Lingyun1， CAO Huiping2， ZHANG Yuzhen3

(1. National and Local Joint Engineering Laboratory of Traffic Civil Engineering Materials (Chongqing Jiaotong University), Chongqing 400074，China；2. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074，China; 3. College of Chemical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266555, Shandong, China)

Since non-standardized conditions resulted in poor repeatability and reproducibility of test results as well as failure to measure some of the powder contact angle during the powder contact angle measurement test, this paper studied the impact of such external factors on the powder contact angle test as compactness of the powder column, number of layers and height of the wrapped filter paper and the selection of dipping liquid. Following results were obtained: the compactness of the powder column remarkably influenced the discreteness of the powder contact angle, where the more stable the compactness was, the smaller discreteness we got; such external factors as number of layers and height of the filter paper wrapped at bottom of the glass tube and the selection of dipping liquid imposed direct impact on whether we could get results of the powder contact angle, especially to powders with greater grain size; powders with bigger grain size needed more layers of filter papers wrapped at the bottom; in order to get results of the contact angle of the powders smoothly, we needed to make the top surface of the wrapped filter paper at bottom of the glass tube above the liquid level and to select the polar liquid with non-zero dispersion component of surface energy parameter components.

road engineering; contact angle; capillary rise method; mineral filler; external factors analysis

10.11918/j.issn.0367-6234.201607004

U416.217

A

0367-6234(2017)09-0085-05

2016-07-01

國(guó)家自然科學(xué)基金(51508062)

孔令云(1976—)，女，教授，博士;張玉貞(1959—),女，教授,博士生導(dǎo)師

孔令云, 43112443@qq.com

(編輯魏希柱)