基于原子力顯微鏡的瀝青微觀自愈機(jī)理研究和定量分析.pdf

1、瀝青的自愈特性對瀝青混凝土路面的壽命預(yù)測和設(shè)計(jì)有極其重要的影響，但是現(xiàn)階段關(guān)于瀝青自愈機(jī)理的研究較為匱乏。本論文利用原子力顯微鏡(Atomic ForceMicroscopy，簡稱AFM)觀測瀝青微觀尺度下的存在狀態(tài)，分析瀝青微觀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生機(jī)理及其隨環(huán)境條件變化規(guī)律，采用傅里葉紅外光譜試驗(yàn)研究瀝青官能團(tuán)，通過接觸角測試分析表面能分量，由此定量分析瀝青組分與分離相之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上認(rèn)識瀝青的自愈過程并闡述瀝青微觀自愈機(jī)理。
　　

2、首先，比選各種研究瀝青微觀結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)方法，認(rèn)為原子力顯微鏡避免了傳統(tǒng)觀測方法在觀測過程中對材料表面造成損傷的缺點(diǎn)，適用于瀝青微觀研究。同時(shí)，闡述了原子力顯微鏡的觀測原理，并通過試驗(yàn)確定了制樣方法和試驗(yàn)參數(shù)。
　　其次，利用原子力顯微鏡分析了瀝青種類、短期老化及冷卻速度對瀝青微觀結(jié)構(gòu)（命名為“蜂狀結(jié)構(gòu)”）的影響，利用旋節(jié)線分解理論分析了瀝青微觀相分離行為，并探討不同相的物質(zhì)組成及不同相之間的相互作用關(guān)系。觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同瀝青的蜂狀結(jié)

3、構(gòu)尺寸不盡相同，而且對短期老化敏感性不一，同時(shí)制樣冷卻速度對觀測結(jié)果有著重要影響;而瀝青中瀝青質(zhì)和膠質(zhì)對蠟晶的分散效果以及瀝青質(zhì)的成核作用是影響瀝青微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的重要因素。
　　然后，通過一系列定量試驗(yàn)驗(yàn)證了“瀝青中（瀝青質(zhì)+膠質(zhì)）/蠟的比值是影響微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的重要因素”的觀點(diǎn):傅里葉紅外光譜試驗(yàn)(Fourier Transforminfrared spectroscopy，F(xiàn)TIR)的試驗(yàn)結(jié)果顯示50號瀝青在老化再生過程中極性組

4、分與非極性組分的比例先增大后減小，而50號瀝青的蜂狀結(jié)構(gòu)也經(jīng)歷了先變小后變大的過程;70號瀝青和SBS改性瀝青的表面能數(shù)據(jù)可以表示極性組分與非極性組分之比，隨著SBS的加入，蜂狀結(jié)構(gòu)也隨之變小變分散。
　　最后，本論文根據(jù)原子力顯微鏡觀測結(jié)果利用Stitch-Welding機(jī)理對瀝青自愈機(jī)理進(jìn)行分析，認(rèn)為蜂狀結(jié)構(gòu)在瀝青裂縫愈合中起到的作用可以分為兩個(gè)部分:當(dāng)溫度低于蜂狀結(jié)構(gòu)的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)時(shí)，蜂狀結(jié)構(gòu)由于處于固體狀態(tài)對界面愈合起不利作