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原文传递沥青胶浆--集料界面水盐侵蚀损伤演变规律与性能提升研究

论文题名：	沥青胶浆--集料界面水盐侵蚀损伤演变规律与性能提升研究
关键词：	道路工程;沥青胶浆;花岗岩集料;界面黏附;水盐侵蚀;损伤演变;力学特性;耐久性能
摘要：	可溶盐的长期侵蚀会造成沥青胶浆-集料界面黏附性的降低，是影响沿海地区沥青路面服役寿命的重要原因。然而，可溶盐侵蚀下沥青混合料的微细观损伤机理及其引发的宏观力学性能衰变规律不清，导致无法准确揭示可溶盐侵蚀的本质特征。另外，沿海地区花岗岩储量丰富，但其呈酸性，与沥青黏附性差，若能将花岗岩就地取材应用于沥青路面，可有效决解高速路面优质石料短缺的问题。因此，本文以沥青胶浆-集料界面为重点研究对象，进行了沥青胶浆-集料界面水盐侵蚀损伤演变规律与性能提升研究。　　本文采用微观测试方法,研究了矿粉和集料的基本物理化学性质，并采用沥青胶浆宏观性能试验评价了沥青胶浆的流变性能和渗透特性;开发了动水压力模拟装置，设计了基于沥青胶浆膜厚度精确控制的沥青胶浆-集料试件制备方法与界面力学特性测试方法，基于此,提出了沥青胶浆-集料界面水盐侵蚀模拟方法;研究了沥青胶浆-集料试件在水盐侵蚀下界面力学指标衰变规律与可溶盐迁移规律、微观界面损伤规律，分析了界面力学指标衰变与可溶盐迁移、微观界面损伤的内在关系，探明了影响界面衰减规律的关键影响因素;基于界面力学定量测试方法，提出了花岗岩集料水盐侵蚀性能提升方法，并对花岗岩沥青混合料的服役耐久性进行了综合研究。主要结论如下: 　　(1)玄武岩矿粉的比表面积和孔隙体积远大于石灰岩矿粉，使玄武岩胶浆吸附的结构沥青更多，玄武岩胶浆的渗透系数大于石灰岩胶浆，使水或盐溶液更易渗透进入其内部。　　(2)研发了能够产生正负压力交替作用的动水压力模拟装置，能够真实地模拟车辆荷载作用下沥青路面所承受的服役环境;开发了沥青胶浆-集料试件成型与测试方法，能够实现沥青胶浆膜厚度的精确控制，实现界面力学性能的准确定量测试。　　(3)采用宏细观相结合的方法，发现在水盐侵蚀条件下，盐溶液会逐渐进入沥青胶浆内部，产生孔隙与裂缝，并且盐结晶会产生膨胀应力，破坏沥青胶浆与集料的黏附作用，表现为力学性能的衰减。基于灰色关联分析法，得出孔隙体积、表观密度和比表面积是影响水盐侵蚀下界面强度的关键因素。　　(4)为改善界面的抗水盐侵蚀性能，采用抗剥落剂对界面进行改性，发现硅烷偶联剂KH-550和TR-500S能够显著提升沥青胶浆-集料的界面强度，并且使动水压力作用24 h后残留强度比提高40％之多，显著提升界面的水盐侵蚀特性，并且能够提升花岗岩沥青混合料的水稳定性和高低温性能。　　通过上述研究，揭示了水盐侵蚀下沥青胶浆-集料界面的力学性能衰减与微细观界面演变规律，提出了沥青胶浆-界面水盐侵蚀提升技术，有效改善了花岗岩沥青混合料的水稳定性与耐久性，将为沿海地区道路工程材料优选与改性提供科学依据，还将花岗岩集料的应用提供指导意见，具有重要的现实意义和推广价值。
作者：	王静
专业：	道路与铁道工程
导师：	张吉哲;姚占勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2023