紫外光辐照下沥青混合料耐久性
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1.4 沥青胶浆性质与组成成分之间的关系

胶浆理论认为,沥青混合料的组成为沥青胶浆和级配集料,其中沥青胶浆决定着沥青混合料的路用性能以及耐久性。沥青胶浆内部成分之间的相互作用是一个复杂的物理化学过程[40,41]。从复合材料角度来看,沥青混合料是由具有黏弹性性能的沥青胶浆和骨架结构集料构成,其耐老化性能主要取决于沥青胶浆。与沥青材料一样,很多研究者认为沥青胶浆在路面服役过程中的老化形式主要有热氧老化、光氧老化等,沥青胶浆老化导致劲度模量增大和黏附性降低,在交通荷载作用下易引起路面开裂和松散等病害。因此,许多道路研究者对沥青胶浆的性能开展了广泛的研究。

大量研究成果表明[41],沥青胶浆是由沥青、矿粉及两者接触过程中发生的物理化学反应而形成的界面组成,其中两相之间的界面是影响沥青胶浆性能的关键因素。

1973年,Anderson和Goetz对胶浆物化增强作用的影响因素进行了全面研究。结果显示,填料颗粒尺寸和类型、沥青的性质、加载时间、温度及沥青与填料间的相互作用是其主要影响因素,同时还认为在密级配沥青混合料中填料的最佳体积掺量为40%~60%[42]。Anderson的研究还表明,最佳粉胶比在1.2~1.5,基于黏度的劲度模量比率超过10%~15%时并不影响沥青混合料的路用性能[42]

2004年,王捷等通过试验对比分析了粉胶比对沥青胶浆高低温性能和疲劳性能以及对混合料高低温性能、水稳定性和疲劳性能的影响,推荐连续密级配沥青混合料粉胶比应控制在0.8~1.6之间[43]

2005年,Recasens和Martínez等研究了填料对沥青混合料老化性能的影响,通过分析不同老化时长下的针入度、软化点、黏度,发现添加填料可以提高沥青的抗老化性能。但是,过多的填料将会导致混合料的断裂能降低,因而建议填料的体积掺量在20%~30%之间[44]

2005年,张争奇等采用DSR试验和BBR试验对沥青胶浆的高低温性能进行了研究,分析了粉胶比的变化对沥青胶浆流变性能的影响,并在此基础上提出了合适的粉胶比范围[45]

2007年,王秉纲、李平等通过测试沥青胶浆老化后高低温性能及延度变化率,研究了填料类型对沥青抗老化性能的影响,得出热氧老化下沥青胶浆粉胶质量比不超过1.5[46,47]

2010年,Tan Yi qiu等通过DSR剪切蠕变试验和BBR弯曲蠕变试验研究了粉胶比变化对沥青胶浆高低温性能的影响。研究结果表明,沥青胶浆的黏弹态性能变化规律具有指数函数的特征,从填料与沥青相互作用的角度得出基质沥青的最佳粉胶比宜为0.9~1.4[48]

2014年,樊亮等利用路用性能试验和流变测试技术,对基质沥青胶浆与SBS改性沥青胶浆进行性能评价和机理探讨。结果表明,沥青胶浆的力学强度和黏弹性变化源于其组成之间的相互作用,提出采用不可回复柔量差作为沥青胶浆粉胶比取值的评价指标[49]

2015年,Cheng等研究了硅藻土和石灰岩矿粉对沥青热氧老化的影响,通过比较沥青胶浆老化前后的物理性能,得出硅藻土可以显著提高沥青的抗老化能力,最后,运用残差平方和最小法确定出硅藻土在沥青中的最佳体积掺量为12%[50]

通过上述研究成果的分析可知,对于紫外光辐照下沥青材料的路用性能、黏弹态性能、微观结构方面已做过很多研究工作,揭示了紫外光辐照下沥青老化机理,明确了沥青老化的主要影响因素,但是关于沥青胶浆材料性能及紫外光辐照下粉胶比对沥青混合料技术性质的研究不够完善。