摘 要

近年来我国沥青路面水损害问题越来越突出，严重影响沥青路面的路用性能和使用寿命。因此解决沥青路面水损害问题，提高沥青混合料的抗水损害能力是很有必要的。现研究表明，填料的性质是决定沥青混合料水损害性能重要因素之一，填料除了在沥青混合料骨架中起填充的作用，还会与沥青形成沥青胶浆加强了沥青的内部黏结。但现有研究缺少对评价填料与沥青的黏附性能研究，对此需要进行补充和完善。

由于沥青胶浆的粉胶比与填料种类是影响沥青胶浆抗内聚开裂性能的重要因素，所以本文采用表面能理论来定量评价填料对沥青与填料组成的沥青胶浆的内聚结合能。本文首先采用插板法测定不同粉胶比和填料种类的沥青胶浆表面能参数测定，计算沥青胶浆的内聚结合能。计算结果表明，粉胶比在0.8~1.2范围内，内聚结合能呈现先降低、再升高的趋势；在花岗岩、安山岩、玄武岩、石灰石4种矿粉，石灰岩组成的的沥青胶浆内聚结合能最大。

同时，为了探究沥青胶浆与沥青与集料黏附性差异的根源，将集表面能参数与填料料表面能参数进行了比较，研究结果表明同一种类的集料和矿粉表面自由能总量差异较大，说明沥青胶浆黏附性总是大于或小于沥青与集料黏附性。

关键词：沥青胶浆；粉胶比；填料；表面能

Abstract

In recent years, the problem of water damage of asphalt pavement in China is more and more prominent, which seriously affects the road performance and service life of asphalt pavement. Therefore, it is necessary to solve the problem of water damage of asphalt pavement and improve the water resistance of asphalt mixture. The present study shows that the nature of the filler is one of the important factors to determine the water damage performance of the asphalt mixture. In addition to the filler's role in the framework of the asphalt mixture, the filler and the asphalt form the asphalt mortar to strengthen the internal adhesion of the asphalt. However, the existing research lacks the evaluation of the adhesion between filler and asphalt, which needs to be supplemented and improved.

Since the powder-to-glue ratio of the asphalt mortar and the type of filler are important factors affecting the cohesive cracking resistance of the asphalt mortar, this paper uses surface energy theory to quantitatively evaluate the cohesive energy of the asphalt mortar composed of the filler and the asphalt. In this paper, the surface energy parameters of asphalt mortars with different powder-to-binder ratios and filler types are measured by insert-plate method, and the cohesive binding energy of asphalt mortars is calculated. The calculation results show that the powder-to-binder ratio is in the range of 0.8 ~ 1.2, and the cohesive binding energy shows a trend of first decreasing and then increasing; it is cohesive in the asphalt slurries composed of granite, andesite, basalt, limestone and limestone The binding energy is the largest.

At the same time, in order to explore the root cause of the difference between the adhesion of asphalt mortar and asphalt and aggregate, the surface energy parameters of the aggregate and the surface energy parameters of the filler are compared. Larger means that the adhesion of asphalt mortar is always greater or less than the adhesion of asphalt and aggregate.

Key Words：Asphalt rubber paste； Rubber powder than；Filler；Surface energy

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景、目的及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的及意义 2

1.2 国内外研究现状与分析 3

1.2.1 沥青混合料粉胶比对沥青混合料抗水损害性能影响 3

1.2.2 矿粉类型对沥青混合料抗水损害性能影响 6

1.2.3 沥青胶浆内部黏附性能研究 7

1.2.4 现研究阶段主要表面能参数测试方法 10

1.3 主要研究内容及创新点 11

1.3.1 主要研究内容 11

1.3.2 技术路线 12

1.3.3 本文创新点 12

第2章 粉胶比对沥青抗水损害性能的影响 13

2.1 沥青混合料粉胶比对沥青与细集料界面黏附性的影响分析 13

2.2 试验方案确定 13

2.2.1 沥青胶浆粉胶比确定 13

2.2.2 沥青的选用 13

2.2.3 填料的选用 14

2.2.4 沥青胶浆的制备及注意事项 15

2.2.5 不同粉胶比下沥青胶浆的表面能试验 17

2.2.5.1 表面能测试方法——插板法 17

2.2.5.2 试验材料准备 19

2.2.5.3 制备沥青胶浆薄膜玻片 19

2.2.5.4 表面能参数测定试验 20

2.2.5.5 该试验过程应注意的问题 21

2.2.6 试验结果 23

2.2.7 试验分析 31

2.3 本章小结 33

第3章 填料种类对沥青抗水损害性能的影响 34

3.1 沥青混合料常用填料种类对比分析 34

3.2 填料种类对沥青与细集料界面黏附性的影响分析 35

3.3 不同填料种类制备沥青胶浆的表面能测定试验 36

3.3.1 沥青胶浆表面能测试试验 36

3.3.2 试验结果 36

3.3.3 试验分析 42

3.4 本章小结 44

第4章 沥青胶浆与填料与集料界面黏附性能差异性分析 45

4.1 矿粉与粗集料表面能差异性分析 45

4.1.1 粗集料表面能测试 45

4.1.1.1 评价沥青与集料黏附性能发展现状 45

4.1.1.2 集料表面能测试试验方法选定 46

4.1.1.3 试验对象 47

4.1.1.4 集料表面能测试 49

4.1.1.5 试验结果 50

4.1.2 填料表面能测试 51

4.1.2.1 填料表面能测试试验方法选定 51

4.1.2.2 填料表面能测试 52

4.1.2.3 试验结果 53

4.1.3 试验分析 54

4.2 沥青胶浆和沥青与集料界面黏附性差异性分析 55

4.3 本章小结 58

第5章 结论 59

参考文献 60

致 谢 63

第1章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.1.1 研究背景

我国实行改革开放之后，道路事业得到了飞速增长，2017年的《交通运输行业发展统计公报》^[1]中，我国高速公路里程数达到13.65万km，位列世界第一。而我国90%以上的高速公路均为沥青路面。随着我国经济的突飞猛进，道路事业面临的机遇和挑战也越来越多，因此沥青路面作为我国高速公路的主要形式，研究提高沥青路面中沥青混合料的路用性能，延长沥青路面的使用寿命是道路工程界的重要课题。

沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有表面平整、行车舒适、振动小、噪音低、工期短、养护方便且可再生利用等特点，因而在公路建设中占据重要地位，在高速公路领域也逐渐替代水泥路面。然而沥青路面也有自己的劣势，随着服役寿命的增长，我国早期高速公路建设技术的落后，会出现一系列道路病害，影响路用性能和使用寿命，养护花费高等特征。近几年国民经济的快速增长，导致交通量和交通荷载大幅度上升，这也大大加速了沥青路面病害的产生和发展。为了满足交通发展需要，加强沥青混合料的质量，提高沥青路面的使用寿命，减少病害的产生和发展是我国道路工程人员面临的最大问题之一。