集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究.pdf
《集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 39 卷 第 3 期2023 年 6 月 公 路 交 通 技 术Technology of Highway and Transport Vol.39 No.3 Jun.2023李倍安,付立勇,李士东,等.集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究J.公路交通技术,2023,39(3):15-19.LI Beian,FU Liyong,LI Shidong,et al.Effect of chemical composition characteristics of aggregates on the bonding of asphalt-aggregate interfaceJ.T
2、echnology of Highway and Transport,2023,39(3):15-19.DOI:10.13607/ki.gljt.2023.03.003基金项目:重庆市自然科学基金项目(cstc2021jcyj-msxmX0854)收稿日期:2022-11-12作者简介:李倍安(1988),男,广西壮族自治区容县人,本科,高工,主要从事高速公路的建设管理工作。E-mail:354260958 。集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响研究李倍安1,付立勇1,李士东1,王 凤2(1.广西新祥高速公路有限公司,南宁 530022;2.招商局重庆公路工程检测中心有限公司,重庆
3、400067)摘 要:为研究集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响,分别采用 5 种氧化物粉末(MgO、Fe2O3、Al2O3、CaO、SiO2)与克拉玛依 70#沥青混合并制备成沥青胶浆,利用动态剪切流变仪(DSR)测试沥青胶浆的相位角,并以K.Ziegel-B 参数表征沥青-集料界面粘结作用。试验结果为:1)45 时,5 种氧化物与沥青的 K.Ziegel-B 比值为15.0 6.9 5.7 4.6 1;2)55 时,K.Ziegel-B 比值为 9.1 9.5 6.5 3.9 1;3)65 时,K.Ziegel-B 比值为5.3 6.0 3.3 1.2 1。研究结果表明:1)温度
4、和荷载频率越高,沥青-集料界面粘结作用越弱;2)在同一温度或同一荷载频率作用下,MgO 和 Fe2O3是影响沥青-集料界面粘结作用最重要的 2 种氧化物;3)(MgO+Fe2O3)含量可作为路用集料优选的重要指标之一。关键词:集料化学成分;界面粘结;流变性能;DSR文章编号:1009-6477(2023)03-0015-05 中图分类号:U414 文献标识码:AEffect of Chemical Composition Characteristics of Aggregates on the Bonding of Asphalt-Aggregate InterfaceLI Beian1,FU
5、 Liyong1,LI Shidong1,WANG Feng2(1.Guangxi Xinxiang Expressway Co.,Ltd.,Nanning 530029;2.China Merchants Chongqing Highway Engineering Testing Center Co.,Ltd.,Chongqing 400067)Abstract:In order to study the influence of aggregate chemical composition on the bonding effect of asphalt-aggregate interfa
6、ce,five oxide powders(MgO,Fe2O3,Al2O3,CaO,SiO2)were mixed with Karamay 70#asphalt to prepare for asphalt mortar.The phase angle of asphalt mortar was tested by dynamic shear rheometer(DSR),and the bonding effect of asphalt-aggregate interface was characterized by K.Ziegel-B parameter.The test result
7、s show that the K.Ziegel-B ratio of five oxides to asphalt is 15.0 6.9 5.7 4.6 1 at 45,the K.Ziegel-B ratio is 9.1 9.5 6.5 3.9 1 at 55,the K.Ziegel-B ratio is 5.3 6.0 3.3 1.2 1 at 65.These results show that the higher the temperature and load frequency,the weaker the bonding effect of asphalt-aggreg
8、ate interface.In the same temperature or load frequency,MgO and Fe2O3 are the two most important oxides affecting the bonding of asphalt-aggregate interface.The content of(MgO+Fe2O3)can be used as one of the important indexes for the optimization of road aggregate.Keywords:chemical composition of ag
9、gregates;interface bongding;rheological properties;DSR 目前,沥青路面早期病害时有发生,但越来越多的研究表明,沥青混合料的路用性能与沥青-集料界面粘结作用有很大关系1-5。沥青与集料的界面粘结作用直接影响沥青混合料的路用性能,沥青与集料的界面粘结作用越强,沥青混合料的路用性能越好,反之越差6。同时,沥青与集料的界面粘结作用影响因素较多,主要为集料的化学成分特性、表面构造,沥青的流变性、电荷极性、成分等因素。国内外较多学者对沥青-集料界面粘结作用的影响因素进行了研究,汪海年等7以 4 种集料为研究对象,基于表面能理论和分子动力学模拟方法,并辅
10、以室内试验验证,研究了集料氧化物相对分子质量比(OR)对沥青-集料界面粘附性能的影响。谭忆秋等8通过温度和荷载频率对沥青胶浆相互作用能力的影响,对比验证了剪切模量、粘度系数、交互作用系数 Luis Ibrarra-A 和 K.Ziegel-B 等 4 种评价参数对沥青胶浆相互作用能力的相关性,结果表明K.Ziegel-B 参数更灵敏。豆莹莹等9以表面能理论、衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)和原子力显微镜(AFM)等宏微观角度研究了水对沥青和集料界面相互作用的影响,结果表明水的进入削弱了沥青和集料界面相互作用能力,从而导致水损害的出现。梅迎军、王志祥和王岚等10-12基于灰色关联法、数字图
11、像以及灰熵分析等研究了集料表面形态特征、沥青种类以及外部水冻融循环对沥青和集料界面粘附性能的影响,结果表明影响程度从大到小排序为集料表面形态特征沥青种类盐浓度冻融循环次数老化水平。综上所述,目前较多研究从集料种类、表面形态特征、沥青性质以及外部荷载因素等对沥青-集料界面粘结作用进行研究,但从集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用影响的研究较少。因此,本文采用动态流变剪切试验 DSR,研究不同的集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响,从而为工程实践中优选路用集料提供指导。1 动态剪切流变试验1.1 试验目的为研究集料化学成分特性对沥青-集料界面粘结作用的影响,通过文献资料搜集,选用路用
12、集料中含量最高的 5 种氧化物成分(MgO、Fe2O3、Al2O3、CaO、SiO2)13,分别与同种沥青制备沥青胶浆,采用动态剪切流变试验研究上述不同氧化物对沥青-集料界面粘结作用的影响。1.2 原材料70#A 级克拉玛依道路石油沥青(KLMY)的基本性能见表 1;5 种氧化物粉末经方孔筛筛得 0.075 mm 以下部分,其基本性能见表 2。表 1 70#A 级道路石油沥青(KLMY)基本性能Table 1 Basic performance of 70#A grade road petroleum asphalt(KLMY)沥青种类针入度(25,100 g,5 s)/(0.1 mm)延度(
13、5 cm/min,15)/cm软化点(环球法)/KLMY-70#7311849表 2 经方孔筛筛得 0.075 mm 以下部分的氧化物Table 2 The oxides below 0.075 mm obtained by square hole sieve检测指标SiO2MgOCaOFe2O3Al2O3纯度/%9898989898性状白色粉末白色粉末白色粉末深红色粉末白色粉末相对密度/(g cm-3)2.413.553.255.193.981.3 样品制备与试验方法分别采用 5 种氧化物粉末与 70#A 级克拉玛依道路石油沥青混合,并制备成沥青胶浆。制备过程和试验方法如下:1)在 140
14、高温下,将沥青加热并保持该温度持续 1 h;在 105 高温下,对氧化物粉末进行加热烘干至恒重,持续 0.5 h。2)在 140 高温下对沥青和氧化物粉末进行搅拌,搅拌时间持续至沥青胶浆表面均匀为止。3)动态剪切流变试验中平行板采用 8 mm,间距为 1 mm,应变为 1.2%,扫描频率为 0.1 Hz10 Hz,试验温度分别设置为 45、55 和 65。61公 路 交 通 技 术 第 39 卷1.4 K.Ziegel-BK.Ziegel-B 可用于表征沥青与集料界面粘结效果的指标,具体计算公式如下:tan c=tan m/(1+fB)(1)B=(tan m/tan c-1)/f(2)式中:c
15、为填充体系相位角,();m为聚合物基体相位角,();f为填充剂体积分数,%;B 为填充剂-基体相互作用参数。对沥青胶浆两相填充体系来说,沥青是基体,石粉是填充剂,c为沥青胶浆的相位角,m为基质沥青的相位角,f为矿粉的体积分数,B 值为沥青和集料界面相互作用参数。B 值越大,表明沥青和集料相互作用能力越强,粘结越好。2 试验结果与分析2.1 沥青胶浆的相位角5 种不同沥青胶浆相位角变化见图 1。从图 1 可以看出,掺加 5 种氧化物粉末的沥青胶浆均较未掺加氧化物粉末的沥青胶浆相位角有减小的趋势。相关研究表明14,相位角降低意味着复合材料之间发生了物理化学反应,而相位角不变意味着复合材料之间并未发
16、生物理化学反应。因此,5种氧化物粉末与普通基质沥青混合后相位角出现减小的趋势,表明 5 种氧化物粉末均与沥青发生了物理化学反应,从而导致沥青与集料界面特性发生了变化,影响了沥青与集料界面粘结作用。从图 1 还可以看出,在 45 65 温度范围内,KLMY 普通基质沥青的相位角变化值为 8.85;掺加 SiO2、CaO、MgO、Fe2O3和 Al2O3的沥青胶浆相位角变化值分别为 8.81、9.22、12.56、9.01和9.03。综上可以看出,沥青胶浆相位角变化值由大至小依次为:MgOCaOFe2O3Al2O3SiO2。(a)45 时(b)55 时(c)65 时图 1 不同试验温度下 KLMY
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 集料 化学成分 特性 沥青 界面 粘结 作用 影响 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。