[发明专利]一种测试沥青材料动态表面能参数的方法

说明书

本发明公开了一种测试沥青材料动态表面能参数的方法。选取已知表面能参数的四种化学试剂，分别将其缓慢地滴定到沥青膜表面；在趋向下滑但处于静止的极限附近记录此时的前进接触角、后退接触角。根据沥青表面能参数，求解前进、后退过程中沥青的内聚能大小，再结合集料的表面能参数，求解前进、后退过程中沥青与集料的粘附能大小；利用前进过程的表面能评价沥青混合料的愈合性能和水稳定性能，后退过程的表面能评价沥青混合料的开裂性能，量化粘附性能，优选道路材料。本发明提出采用静滴倾斜的方法测试沥青的动态表面能参数，并将其对应沥青混合料的愈合、开裂及水稳定性能，其无论从测试方法的合理性、误差控制还是试验操作上较现有试验方法具有一定的优势。

技术领域

属于道路工程领域，具体涉及一种测试沥青材料动态表面能参数的方法。

背景技术

在道路工程领域中，沥青材料的动态表面能参数对准确量化沥青与集料界面的粘附性能、研究沥青混合料开裂机理等具有重要的意义。通过表面能试验测试沥青材料的动态表面能参数，可计算得到沥青自身的内聚能以及它和集料间的粘附能，进一步比较分析可衡量并评价沥青混合料的愈合、开裂及水稳定性能等。

沥青材料动态表面能参数分为两类：(1)对应前进过程的表面能参数；(2)对应后退过程的表面能参数。已被证实：前进过程能够较好地模拟沥青与集料结合的过程，可用于评价沥青混合料的愈合性能；后退过程可以较好地模拟沥青和集料剥离的过程，可用于评价沥青混合料的抗开裂性能。因此针对前进、后退两个不同的过程，试验时可分别得到两套不同的表面能参数。就现阶段而言，普遍采用的沥青动态表面能测试方法是插板法，它的基本原理通过沥青膜浸入与撤出测试试剂分别测试得到前进与后退接触角，通过Young-Dupre方程求解得到对应前进与后退过程的接触角。但是这一试验方法存在着缺陷与不足，主要概括如下：

(1)在插板法中，后退过程测试的接触角及其对应的表面能并不可靠：沥青在撤出试剂时表面会裹覆一层液体膜，液体膜产生的扩张压力会导致沥青表面特性发生改变，从而造成明显的滞后效应并影响到后退接触角大小。因此，液体膜压力的存在将会影响插板法试验结果的准确性，此时插板法得到的沥青表面能并非对应沥青真实的表面能；

(2)插板法测试过程中需要人为测试沥青涂膜玻片的宽度和厚度，该步骤容易受肉眼观察主观判断等因素影响试验结果的准确性；

(3)插板法测试沥青-试剂接触角的方式是间接性的，它需要借助沥青膜的受力图形计算接触角，而在换算接触角的过程中将存在着计算误差。

发明内容

本发明目的在于克服插板法的不足，提供一种新的沥青材料动态表面能参数的测试方法，该测试方法可直接测试沥青-试剂的接触角大小，避免测量沥青膜尺寸造成的试验误差，同时还可减小液体膜压力对表面能结果的影响。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

测试沥青材料动态表面能参数的方法，包括以下步骤：

1)将沥青加热至流动状态，均匀涂膜到洁净的玻片上，制备成沥青涂膜玻片，置于20℃的干燥箱中养生24h～72h；

2)相对于水平线倾斜30°放置在光学接触角仪内部，调整窗口在显示屏上显示沥青膜的表面；

3)选取已知表面能参数的四种化学试剂，分别将其缓慢地滴定到沥青膜表面；滴定试剂的体积增加使得沥青膜上的液滴会趋向缓慢的下滑状态，在趋向下滑但处于静止的极限附近记录此时的临界滴定体积，使用曲线拟合液滴的外部轮廓，使用直线拟合液滴的下滑轨迹，然后采用角度工具测量出液滴边缘的两条切线与下滑直线的夹角，这两个夹角即为沥青与试剂的接触角；其中，处于斜面下方位置的接触角为前进接触角，处于斜面上方位置的接触角为后退接触角；

4)建立沥青材料分别与四种试剂的接触角θ、试剂的内聚能以及沥青与试剂的粘附能之间的平衡方程：