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基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析
| 论文题名： | 基于AFM的老化沥青表面微观特征及影响因素分析 |
| 关键词： | 公路;老化沥青;微观特征;原子力显微镜 |
| 摘要： | 近年来，沥青路面在我国使用越来越广泛，但是由于沥青材料的老化，致使沥青路面的耐久性降低，使用寿命缩短。同时，沥青材料的再生过程与其老化过程密切相关，要想深入的研究再生技术、提高再生效率，必须充分认识沥青老化阶段产生的各种变化。物质微观结构的变化影响其宏观性能的变化。因此，深入研究老化沥青的微观层面的变化规律可以更好的从宏观上解释其老化现象。近前，原子力显微镜（AFM）技术在研究材料微观性能方面很有优势，基于此，本文基于AFM手段，从微观上分析老化沥青的表面特征变化规律和老化影响因素。 首先，为了更好的模拟沥青老化环境，自主开发设计沥青老化环境控制箱，设置光照、温控、喷淋等系统，可以实现沥青材料在室内条件的光、热、水等多因素耦合老化试验，使室内环境进一步贴近沥青室外老化条件。并针对不同油源和标号的沥青，合理的设计老化试验。 其次，基于AFM手段，分析老化沥青的表面微观特征变化。利用NanoScope Analysis和MATLAB等软件，选取合适的模型和计算方法。分析得出，随着沥青老化，材料表面纳米硬度和弹性模量逐渐增大，但是表面自由能和粘附力趋于减小，对于不同种类的沥青变化幅度不同，50＃沥青的表面微观粗糙度逐渐变小，“蜂型”结构总量趋于减少，70＃和90＃沥青表面微观粗糙度变化不大，且不具有“蜂型”结构。 然后，开展了不同老化因素作用下的沥青老化试验。根据AFM工具，得出室内老化试验中，热老化后沥青表面的粗糙度和粘附状况变化最大，而水热老化后，沥青表面硬度和弹性模量变化最大。室外太阳光老化后，试样表面粘附情况变化不大，但是纳米硬度和弹性模量增长较大。沈山取芯试样抽提得到的沥青表面粘附状况下降较多，纳米硬度增长较大。最后，采用红外光谱试验，结合AFM进一步从微观角度分析不同影响因素的对沥青老化的作用程度。 |
| 作者： | 裴忠实 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 冯德成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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