抗剥落剂掺加沥青中与集料之间的黏附性效果研究

作者: 发布日期: 2025-04-26 15:19:43 二维码分享

在道路工程领域,沥青与集料之间的黏附性是决定沥青路面质量和使用寿命的关键因素之一。良好的黏附性能够有效抵抗水的侵蚀,防止沥青膜从集料表面剥落,进而避免路面出现坑槽、松散等病害。为了进一步提升沥青与集料的黏附性能,本研究致力于探究抗剥落剂在沥青中的作用效果,通过系统的试验,将 SBS 改性沥青掺加定量抗剥落剂(SBS-A)后,与 70# 基质沥青进行对比,全面评估其黏附性。

一、试验材料与方法

(一)试验材料

本研究选用 SBS 改性沥青和 70# 基质沥青作为基础沥青材料。其中,SBS 改性沥青通过在基质沥青中添加苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物(SBS),显著改善了沥青的高温稳定性、低温抗裂性和弹性恢复性能;70# 基质沥青则是道路建设中常用的传统沥青材料,具有一定的代表性。集料采用石灰岩,其质地坚硬、化学性质稳定,是道路工程中广泛使用的集料类型。抗剥落剂则是经过筛选的特定产品,旨在增强沥青与集料之间的黏附力。

(二)试验方法

  1. 改良水煮法:改良水煮法作为沥青 - 集料黏附性的初步判断依据,具有操作简便、直观的特点。该方法通过将裹覆沥青的集料在特定温度的水中煮一定时间,观察沥青膜的剥落情况,从而对黏附性进行分级。在试验过程中,严格控制水的温度、煮制时间等参数,以确保试验结果的准确性和可比性。

  1. 接触角法:接触角法是一种基于表面能理论的试验方法。通过测量沥青液滴在集料表面的接触角,利用相关公式计算得到沥青和集料的表面能参数,进而计算黏附功。黏附功的大小直接反映了沥青与集料之间的黏附能力,黏附功越大,说明两者之间的黏附性越好。该方法从微观层面深入分析了沥青与集料的黏附机理,为研究提供了理论依据。

  1. 冻融劈裂试验:冻融劈裂试验主要用于确定沥青混合料的水稳定性,从而验证沥青 - 集料的黏附性。首先将沥青混合料制成标准试件,然后对试件进行冻融循环处理,模拟实际路面在低温和水的共同作用下的工况。最后通过劈裂试验测量试件在冻融前后的劈裂强度,并计算劈裂强度比(TSR 值)。TSR 值越高,表明沥青混合料的水稳定性越好,沥青与集料的黏附性也越强。

二、试验结果与分析

(一)改良水煮法试验结果

经过改良水煮法试验,得到了 3 种沥青的黏附性等级。结果显示,SBS 改性沥青和 SBS - A 的黏附等级均达到了 5 级,这表明在水煮条件下,两者的沥青膜在集料表面均保持良好的附着状态,剥落现象极不明显,具有优异的黏附性能。而 70# 基质沥青的黏附等级为 4 级,虽然也具有较好的黏附性,但相比之下,其沥青膜在水煮后出现了一定程度的剥落,黏附性能稍逊一筹。

(二)黏附功计算结果

通过接触角法得到表面能参数,进而计算出沥青与石灰岩的黏附功。数据表明,黏附功的大小顺序为 SBS - A > SBS 改性沥青 > 70# 基质沥青。具体来看,SBS - A 较 SBS 改性沥青的黏附功提高了 7.3%,较 70# 基质沥青的黏附功提高了 11.9%。这一结果从理论层面进一步证实了抗剥落剂的加入显著增强了沥青与集料之间的黏附力。抗剥落剂分子能够与沥青和集料表面发生化学反应或物理吸附,降低了沥青与集料之间的表面能,从而提高了黏附功,使沥青与集料之间的结合更加紧密。

(三)冻融劈裂试验结果

冻融劈裂试验结果显示,SBS - A 沥青混合料的 TSR 值较 SBS 沥青混合料的劈裂强度比提高了 2.9%。这充分说明在经历冻融循环后,SBS - A 沥青混合料能够更好地保持其结构完整性和强度,具有更强的抗水损害能力。抗剥落剂的存在使得沥青与集料之间的黏附性得到进一步提升,有效阻止了水分的侵入和渗透,从而提高了沥青混合料的水稳定性,验证了 SBS - A 与石灰岩之间较高的黏附性。

三、结论

本研究通过改良水煮法、接触角法和冻融劈裂试验,系统地研究了抗剥落剂掺加沥青中与集料之间的黏附性效果。试验结果表明,SBS 改性沥青掺加抗剥落剂(SBS - A)后,与石灰岩集料之间的黏附性能显著优于 70# 基质沥青和普通 SBS 改性沥青。无论是从宏观的黏附性等级判断,还是从微观的黏附功计算,以及实际工程性能的水稳定性验证,都充分证明了抗剥落剂的加入能够有效增强沥青与集料之间的黏附力,提高沥青混合料的水稳定性。这一研究成果为道路工程中合理选择沥青材料和抗剥落剂,提高沥青路面的质量和耐久性提供了重要的理论依据和实践指导。在未来的道路建设中,可根据实际工程需求,优先考虑使用掺加抗剥落剂的 SBS 改性沥青,以提升路面的使用性能和使用寿命。

以上内容围绕试验各环节进行了扩写,呈现更完整的研究过程。你若觉得某些部分需要调整,或还有其他修改方向,可随时和我说。


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