[发明专利]一种基于沥青与集料关键水气浓度条件的评价方法

说明书

本发明公开了一种基于沥青与集料关键水气浓度条件的评价方法，其步骤包括：测试获取沥青表面能参数；测试获取不同相对湿度条件下的集料表面能；计算不同相对湿度条件下沥青‑集料的粘附结合能；建立关于相对湿度与沥青‑集料的粘附结合能的拟合关系式；基于拟合关系式得到沥青‑集料的粘附结合能为零时所对应的水气浓度，并记为沥青与集料关键水气浓度条件。本发明通过拟合获得关于相对湿度与沥青‑集料的粘附结合能的拟合关系式，基于拟合关系式得到粘附结合能为零时所对应的关键水气浓度，该方法量化了水气浓度因素对沥青‑集料的粘附结合能的影响，并且能够利用关键水气浓度条件，对沥青与集料粘附程度以及能量变化进行准确评价。

技术领域

本发明涉及道路施工领域，特别是一种基于沥青与集料关键水气浓度条件的评价方法。

背景技术

目前沥青混合料作为高速公路路面的主要材料一直被广泛应用。沥青路面使用期间，路面结构不仅承受车辆荷载作用，还受周围环境因素(比如降雨，光照，温度，紫外线等)影响。在沥青路面投入使用的早期，水损害是主要破坏形式之一。水损害是导致沥青路面出现坑槽、变形等病害问题的重要原因。沥青路面水损害的积累，会使公路使用寿命和性能下降，甚至危害行车安全。因此，加强对沥青路面水损害的防治十分重要，是保证高等级沥青公路长期良好运行的关键。

国内外对沥青混合料水损害的研究，主要集中在水以液态形式渗入沥青混合料内部，降低混合料的力学性质、进而产生混合料的损伤等方面。通常认为，沥青混合料水损害产生的原因是液态水从路面裂缝、空隙渗入沥青与集料的界面，在冻融、车辆动载产生的空隙水压力或真空负压吸附力作用下，使沥青膜从集料表面剥落。然而，大量工程实践表明，沥青路面水损害并非仅出现在潮湿多雨地区，一些干旱少雨地区同样出现了不容忽视的水损害现象。因为液态水并非沥青混合料水损害的唯一来源，气态水同样也是造成水损害的重要来源之一。即使沥青混合料不透水，混合料也一直随着外界温度和湿度变化不断“吸入”和“呼出”水气。水气运动携带水分子以气态形式进入沥青混合料内部，同样导致沥青路面产生严重的水损害。有很多学者研究水气在沥青膜、沥青胶砂、沥青混合料中的扩散系数，并与液态水进行对比，证实了水气更容易进入沥青混合料内部。相同时间内，水气扩散到沥青混合料内部的水分比液态水多，更加反映了水气引起的水损害不可忽略。

然而，沥青混合料的服役环境是复杂的。在空气和路基之间的湿度梯度的影响下，水气在混合料内部运动，导致沥青混合料内部水分子含量不断变化；不同水分子浓度环境下，沥青、集料的表面性质也随之发生变化，从而导致黏附性发生改变；则现有的运用表面能理论计算沥青与集料之间的黏附能，利用粘附能来评价沥青混合料的抗水损害能力。

根据表面能理论，黏附能为负值时沥青与集料黏附释放能量，可自发发生黏附；黏附能为正值时沥青与集料黏附需要从外界吸收能量，故无法自发黏附。因此，确定黏附功恰好为零时的水气浓度条件，对评价沥青与集料黏附性具有重要意义，则如何确定黏附功零点处所对应的水气浓度条件，成为了评价沥青与集料粘附性的关键。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于沥青与集料关键水气浓度条件的评价方法，用于确定沥青与集料黏附功零点处所对应的水气浓度条件，并对沥青与集料的粘附性进行精确评价。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于沥青与集料关键水气浓度条件的评价方法，其步骤包括：测试获取沥青表面能参数；测试获取不同相对湿度条件下的集料表面能；计算不同相对湿度条件下沥青-集料的粘附结合能；建立关于相对湿度与沥青-集料的粘附结合能的拟合关系式；基于拟合关系式得到沥青-集料的粘附结合能为零时所对应的水气浓度，并记为沥青与集料关键水气浓度条件；采用沥青与集料关键水气浓度条件对沥青与集料的粘附性进行评价。

其中，测试获取沥青表面能参数的步骤中，采用静滴法对沥青表面能进行测试，且采用Young-Dupre方程对沥青表面能进行计算。