[发明专利]一种道路沥青水分敏感性评价试验方法

说明书

本发明提供一种道路沥青水分敏感性评价试验方法，属于道路工程材料性能检测技术领域，解决目前道路沥青水分敏感性评价试验方法忽略了沥青膜与水分接触时间影响沥青水分敏感性的问题。本发明首先将沥青加热至流动状态，以硅片作为底片制备沥青膜试样；然后将沥青膜试样浸泡在盛有蒸馏水的玻璃培养皿中，分别放在不同温度的环境箱中32h制得浸水沥青膜试样；其次对沥青膜试样进行原子力显微镜测试，用软件绘出浸水沥青膜表面三维结构图并计算平均粗糙度；用傅里叶红外光谱仪测算浸水沥青膜试样的羟基和亚砜基的特征峰面积；最后绘制不同温度下的沥青膜物理吸水指数、化学吸水指数和平均粗糙度变化曲线，从而评价沥青在不同温度下对于水分的敏感程度。

技术领域

本发明是一种道路沥青水分敏感性评价方法，属于道路工程材料性能检测技术领域。

背景技术

沥青路面因其良好的行车舒适性，清洁、养护方便而被广泛使用。相比较于耐久性较好的水泥路面，沥青路面容易发生老化，截至2020年底，江苏省运营10年以上的高速公路长度达到了77％。道路沥青材料在热存储、施工拌和、运输铺筑以及开放使用过程中分别经历了短期老化和长期老化。沥青的短期老化过程主要为沥青在短时间内发生轻质组分的挥发及吸氧反应。长期老化过程中除了热氧老化还伴随紫外光、水和行车荷载等多因素耦合老化，轻质组分进一步挥发，不饱和键进一步吸氧生成如羰基(C＝O)，亚砜基(S＝O)等官能团，宏观特性上表现为变硬变脆，黏度增加。道路沥青的老化无时无刻都在进行，对路面路用性能有较大影响，严重减低路面面层的耐久性。

在雨水、河水和地下水渗透的情况下，沥青路面会长时间经受水的浸泡、冲刷、渗透的影响，同时路面车辆的瞬时动荷载还会产生瞬时正、负高压，从而导致沥青路面松散、唧浆和沥青混合料剥离等现象，严重影响其路用性能。在这种环境下，沥青路面在发生热氧老化，还会面临水分的侵入损害，加剧了沥青路面的老化。还有学者认为，冬季温度较低时，进入路面结构内的水结成冰体积增大膨胀，会破坏沥青混合料的黏结性；夏季温度高时，水分会顺着沥青破损处渗透至沥青内部，造成沥青粘聚力减弱。但据研究表明沥青中水分的扩散规律并不符合Fick扩散定律，这可能是因为水分子的聚集以及水分子和沥青官能团之间的键会相互作用。Mousavi利用密度泛函理论研究了沥青中硫与水分之间的敏感性分子机制，结果表明沥青水分敏感性可归因于亚砜官能团与水分建立氢键相互作用。另外，在高温高压下，水分会对沥青表面及内部造成物理性破坏，加速水分及空气对沥青的老化。还有学者利用FTIR揭示了沥青在水浸润后表面极性成分浓度增加，同时利用AFM观察到高温下沥青与水接触时表面形态的变化，认为沥青表面粗糙度越大，疏水效果越好。

当沥青路面产生水损害时，水分最先接触的是包裹在集料外层的沥青膜，随着水分的渗透，最后接触的是集料表面。因此，沥青对于水分的敏感性尤为重要，在很大程度上影响着沥青路面抵抗水损害和水老化的能力，但目前关于沥青的水分敏感性评价方法研究不足。目前主要的评价方法是借助表面能理论，采用测试沥青及集料的接触角，计算沥青、集料的表面能分量和沥青的内聚功以及沥青与集料的黏附功评价沥青或集料的疏水性能或水分敏感性。也有学者对经水浸泡后的沥青进行红外光谱测试，计算羟基特征峰的面积来表征沥青的水分敏感性，但其忽略了沥青表面特性对水分敏感性的影响。

因此，本发明基于沥青内部渗水规律及表面粗糙特性，提出了一种道路沥青水分敏感性评价试验方法，为道路施工、道路材料检测提供合理的水分敏感性评价指标，同时为提升沥青抵抗水损害、沥青表面疏水能力提供参考。

发明内容

(1)技术问题

本发明旨在提供一种道路沥青水分敏感性评价试验方法，解决目前道路沥青水分敏感性评价试验方法忽略了沥青膜与水分接触时间影响沥青水分敏感性的问题，为道路施工、检测提供合理的水分敏感性评价指标，同时为提升沥青抗水损害性能、沥青表面疏水性能提供参考。

(2)技术方案