残留水作用下泡沫温拌沥青混合料界面粘附性损伤行为研究

Foamed warm asphalt mix is a “green” road construction technology developed rapidly in recent years. And this technology decreases the construction temperature by injection foaming water and achieves the goal of energy-saving and environmental pollution. However, there are some key issues that have not been understood, such as the influence of raw material component on the permeation behavior of water, and the influence of residual water on the adhesion behavior between asphalt and aggregate. This research mainly aims to understand the change of water phase ans content during the mixing and construction of foamed warm asphalt mix, and reveal the micro-mechanism the influence of residual water on the adhesion damage of foam warm asphalt mix. Resolving above key issues could provide the fundamental theoretical support for the development of this technology. First, the water phase and water content in foamed warm asphalt mix were evaluated. Secondly, the influence of residual water on the adhesion characteristics and micro-morphology of foam warm asphalt mix will be investigated. Finally, the research will establish the mechanical molecular mechanics model to simulate the diffusion behavior and the mechanism response of water in foam warm asphalt mix to analyze the influence of residual water on the adhesion damage of foam warm asphalt mix. This research is expected to solve some key issues that hinder the application and development of foam warm asphalt mix. The energy-saving and environmental pollution could be realized by using this technology on the premise of long-term performance of pavement. And this technology has significant social and economic benefits.

泡沫温拌沥青技术是近年来兴起的一项“绿色”筑路技术，其实质是在不影响路面质量的前提下，通过注入水分降低施工温度，实现节能、减排的目的。但由于对关键技术—原材料组成对水分的渗透行为及残留水对泡沫温拌沥青混合料界面粘附性损伤行为研究不够深入，制约了该项技术的推广应用。本课题的研究旨在明确水分在泡沫温拌沥青混合料生产及施工过程中相态及总量的变化，揭示残留水对泡沫温拌沥青混合料中沥青-集料界面粘附性损伤行为，为泡沫温拌沥青技术的推广提供基础的理论支撑。首先，采用微观技术追踪水分在泡沫温拌沥青混合料中相态和总量的变化；其次，研究残留水对泡沫温拌沥青混合料微观形貌和粘附特性的影响；最后，采用分子模拟技术揭示残留水作用下泡沫沥青混合料的界面行为和粘附性损伤行为机理。课题的研究有望解决阻碍泡沫温拌沥青混合料应用的核心技术，在实现节能减排的同时，保证混合料的长期性能，具有显著的社会效益和经济效益。

泡沫温拌技术在施工过程中不需要添加任何添加剂，在成本方面具有明显优势，而且没有添加剂生产过程的能耗与排放，是真正意义上的“低碳”筑路技术。本课题的研究旨在明确水分在泡沫温拌沥青混合料生产及施工过程中相态及总量的变化，揭示残留水对泡沫温拌沥青混合料中沥青-集料界面粘附性损伤行为，为泡沫温拌沥青技术的推广提供基础的理论支撑。.首先，采用微观技术追踪了水分在泡沫温拌沥青混合料中相态和总量的变化。探明了沥青组成和集料种类对泡沫沥青发泡特性和水分在泡沫温拌沥青混合料施工过程中相态变化和残余水量变化规律。泡沫温拌沥青混合料施工过程中残留水含量逐渐降低，最后降至1‰以下，基本可忽略不计；沥青材料中其胶质和沥青质极性组分越多，对水分子的排斥性就越强，残留水散失速率越快。.其次，研究了残留水对泡沫温拌沥青混合料微观形貌和粘附特性的影响。水分的加入使泡沫沥青呈现了两相结构（沥青相和水相），随着发泡水量的增加，其水相均匀性变差，水相颗粒直径变大。从宏观试验分析角度，在水分存在的环境下，沥青-集料间的粘附功远小于无水条件下沥青-集料间的粘附功，说明水分的存在影响了沥青-集料的粘附特性。同时，在残留水分的存在并没有造成沥青-集料界面沥青官能团和分子结构的变化。.最后，采用分子模拟技术揭示残留水作用下泡沫沥青混合料的界面行为和粘附性损伤行为机理。发现泡沫温拌沥青体系的相互作用能均为正值，说明泡沫温拌沥青体系不稳定，而且随着水分的散失其相互作用能不断降低，这就说明随着残存含水量的不断降低，水分子与沥青分子之间的排斥作用越来越小。泡沫沥青与二氧化硅分子之间存在较大的库伦相互作用，导致泡沫温拌沥青混合料产生界面损伤行为。课题的研究旨在解决阻碍泡沫温拌沥青混合料应用的核心技术，在实现节能减排的同时，保证混合料的长期性能，具有显著的社会效益和经济效益。