基于表面能理论的沥青与集料粘附及剥落机理分析

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1、第38卷，第4期公路工程Vo1．38，No．42013年8月HighwayEngineeringAug．，2013基于表面能理论的沥青与集料粘附及剥落机理分析张平，杨侣珍(1．长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410076；2．湖南交通职业技术学院路桥工程学院，湖南长沙410004)．【摘要]运用表面能理论对集料一沥青粘附和剥落过程进行了理论计算分析，推导了集料与沥青粘附和剥落过程的体系自由能变化计算式，并据此计算得出了四种典型集料与沥青组合体系的自由能变化值。计算结果表明：干燥环境下，集料与沥青粘附良好；在水环境条件下，沥青具有从集料表面剥落的自发趋势；集料

2、与沥青之间的粘附行为存在最佳配伍关系。【关键词】表面能；集料一沥青；粘附；剥落[中图分类号]U414．1[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2013)O4—0187一O4AdhesionandStrippingMechanismAnalysisofAggregate-asphaltSystemBasedonSurfaceEnergyTheoryZHANGPing，YANGLvzhen(1．ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha，Hunan410076，China；2．HunanCommunic

3、ationPolytechnic，InstituteofRoadandBridgeEngineering，Changsha，Hunan410004，Chi—na)、[Abstract]BasedO11thesurfacefreeenergytheory，theadhesionandtheravelingbetweenaggre—gateandasphaltareproposedandanalyzed．Theequations，usedtocalculatetheGibbsfreeenergychangeoftheaggregate·asphaltsystem，ar

4、ederivedout．Applyingtheequations，thefreeenergychangeoffourtypicalaggregate·asphaltcombinationformsisobtained．Thecalculationresultsshow：underdrycondition，theaggregate-asphaltadhesionisgood；whilewiththewaterpresence，themasticfilmwillstripfromtheaggregatesurfaceautomatically．Thereisthebe

5、stcompatibilityintheaggregate-asphaltad—．hesi'onbehavior．[Keywords]surfaceer~ergy；aggregate—asphalt；adhesion；stripping观损坏机理，即集料与沥青的粘附机理研究并不能O引言深入到微观界面层次，因此不能可靠地指导沥青混沥青混凝土的性能与其构成材料——集料与沥合料的材料设计，导致了当前沥青与集料配伍的盲青的粘附性密切相关。干燥环境下，大多集料与沥目性。鉴于此，本文采用表面能理论，对干燥环境下青都有良好的粘结。然而在水环境下，往往会发生集料与沥青的粘附过程及

6、水环境下的剥落过程进行沥青从集料表面的剥落，导致混凝土材料结构的破了研究分析。坏，宏观表现为松散、坑洞等水损坏现象。1粘附分析水损坏在我国高等级沥青路面上频发且分布广泛，已成为沥青路面早期损坏的主要形式之一I2。粘附是指固、液表面为固一液界面所替代的过为了进行有效地防治，国内外开展了大量相关研究。程，体系的Gibbs自由能在该过程前后的变化可表但是由于水损坏的复杂性，这些研究仍然停留在沥征体系状态变化的趋向性I4】。沥青和集料体系青混合料水稳定性宏观试验评价。对沥青与集料微中，液态沥青与固态集料通过粘附作用形成统一整[收稿日期】2013-01-07【作者简介]张平

7、(1983一)，男，湖南邵阳人，助教，主要从事道路材料研究。188公路工程38卷体。在该粘附过程中，沥青一集料体系单位面积的表2前进角状态沥青表面能参数Table2Surfaceenergyparametersofbitumenunderadvan—Gibbs自由能变化量为：cingstate(mJ·m一AG6=s6一。一76。(1)表(界)面能理论中，物质的表(界)面张力由Lifshitz-VanDerWaals作用和Lewis酸碱作用共同组成¨。对于同种物质，其表面张力为：将表1、表2的数据，带人式(7)中即可得到4y=埘+7加y=+7。o(2)J’种组合下的

8、粘附过程自