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​沥青路面混合料供应之沥青混合料自愈研究综述

​沥青路面混合料供应之沥青混合料自愈研究综述

发布日期:2017-10-26 作者:彩色沥青路面施工​ 点击:

沥青路面混合料供应之沥青混合料自愈研究综述

彩色沥青路面施工

沥青路面的开裂不仅会导致路面的结构性能降低,还会进一步引发坑槽、松散等病害,最终导致沥青路面的使用寿命降低。长期以来,国内外分别从材料和混合料设计两方面,提出了许多提高沥青路面抗裂性的措施,但沥青路面的开裂问题仍无法得到根本解决。近年来,尽管发现了沥青混合料具有自愈能力,但受交通量大以及环境条件的影响,沥青自愈能力的发挥受了较大的限制。因此,通过理解和量化并加强沥青及沥青混合料的自愈能力,对于沥青路面使用寿命的预测和提高是十分重要而迫切的。

上海11选5沥青路面混合料供应告诉你:沥青路面的自愈是指由于交通荷载和环境等因素引起的裂缝,基于沥青及其混合料特性的部分或全部愈合。建于1939年的阿尔及利亚沥青混凝土漏水斜墙坝,在未加修理的情况下自我修复并停止漏水,这一现象引起了人们对沥青混合料自愈性能的注意。1967年,Bazin等人率先进行了有关沥青混合料自愈特性的研究,随后Schapery、Little、Lytton、Kim、Wool、Carpenter和Shen等人做了大量的有关沥青和沥青混合料自愈合实验室研究,研究主要集中于沥青和沥青混合料自愈机理、自愈表征和增强技术等3个方面。以上研究对于沥青材料自愈合行为的进一步合理解释、量化评价以及自愈能力增强措施优化具有深远的意义。

彩色沥青路面施工混合料自愈机理研究

同济大学孙大权等认为,沥青混合料裂纹自愈合机理实质是裂纹界面沥青分子为降低表面能而自发进行的界面浸润与吸附和分子扩散,其原动力是裂缝界面分子范德华力和氢键形成的化学吸附,并从表面能理论和表面扩散理论的角度对沥青自愈机理进行了总结。此外,荷兰代尔夫特理工大学的álvaroGarcía提出了基于毛细流动理论的沥青混合料自愈合理论模型。

基于表面能理论的沥青自愈

基于表面能理论,沥青混合料开裂与自愈过程实为裂缝表面积的变化过程。Schapery于1984年提出了基于表面能的材料断裂定律。将自愈过程的能量转移视作开裂的逆过程,Lytto于1998年提出了与材料断裂定律对应的材料愈合定律。由于不能直接反映自愈速率与表面能之间的关系,Lytton和Sehapery分别建立了由表面能密度的非极性(色散力)部分决定的初期自愈速度h1和由表面能密度极性(酸碱性)决定的后期自愈速度h2的表达式:裂缝表面能理论模型表征了愈合速率与裂缝表面能之间的关系,但无法揭示裂缝愈合过程,且相关参数的标定需要进行大量的基础性研究。

彩色沥青路面施工基于表面扩散理论的沥青自愈

基于扩散模型的沥青自愈机理研究主要借鉴聚合物材料的相关研究成果。Phillops根据Kim建立的扩散模型认为沥青自愈分3个阶段:①基于沥青流动性和外力作用的微裂缝关闭;②基于表面能的裂缝界面润湿;③界面分子扩散导致沥青力学性能完全恢复。Wool等将聚合物愈合分为裂缝界面润湿和材料固有愈合两部分,并基于Gennes于1971年建立的分子蠕动模型提出了聚合物材料愈合动力方程。裂缝表面扩散理论模型从界面润湿和固有愈合两方面表征了沥青自愈合过程并建立对应的关系式,但其中参数获得较为困难,Little、Bhasin和Bommavaram等在这方面有所研究。此外,由于基于扩散模型的沥青自愈机理研究主要借鉴聚合物材料的相关研究成果,其对于沥青材料的适用性还有待检验。

基于毛细流动理论的沥青自愈

基于沥青毛细流动现象的室内试验,荷兰代尔夫特理工大学的álvaroGarcía建立了沥青自愈毛细流动理论模型并提出对应假设:适宜的温度条件下,沥青在毛细作用驱动下的裂缝处发生毛细流动使得沥青闭合,闭合域由于界面分子扩散而强度恢复。álvaroGarcía认为驱使沥青发生毛细作用的力主要有地心引力、沥青表面张力和沥青粘结力。根据毛细流动实验Figure3Capillaryflowexperiment据以上认识,得出基于毛细流动理论的愈合方程。合毛细动力学知识分析了毛细作用下的沥青自愈合,但该模型要求沥青处于牛顿流体状态,因而对温度较低情况下的沥青自愈可能不再适用。

沥青自愈评价指标与测试方法研究

近几十年来,国内外针对沥青自愈行为评价指标及测试方法进行了大量研究。

沥青混合料自愈增强技术研究

尽管沥青具有自愈合能力,但受荷载作用间歇时间短和环境因素的影响,沥青路面中沥青自愈能力的发挥受了较大的限制。因此,通过一定的技术措施增强沥青自愈能力十分必要。目前国内外关于沥青自愈增强技术主要围绕2个方面:①主动增强技术,即通过聚合物改性等方式提高沥青自愈合能力和优化沥青混合料组成设计提高沥青混合料自愈合能力;②被动增强技术,包括诱导式加热、自愈微胶囊、毛细管网络等技术。

主动增强技术

上海11选5沥青路面混合料供应认为沥青自愈合能力由裂缝表面自由能和裂缝界面分子自扩散能力决定,Kim等则提出亚甲基与甲基比,与沥青自愈速率有一定正相关性。试图通过离聚物的可逆离子键结合机制实现沥青自愈的增强。根据Tyagi等人研究可知,纳米粒子也可能是增强沥青自愈的能力的不错选择,其原理是在纳米作用下的纳米粒子想裂缝处不断积累,从而起到抑制裂缝发展的作用。其他基于聚合物材料自愈的主动增强技术还有改良型交联聚合物、超分子橡胶和分子内部扩散等,Qiu等对此进行了总结。Grant、Kim等人从沥青混合料设计的角度研究了沥青混合料自愈特性,Grant根据试验得出粗级配沥青混合料自愈速率高于细级配沥青混合料自愈速度,而Kim等研究认为低沥青含量比高沥青含量时的自愈速率要大,这些研究成果与传统观点相悖,故有待深入研究。


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