不同类型沥青与集料润湿性能及其黏附功

以润湿理论为基础,研究了不同类型沥青与集料之间的润湿性能,基于沥青表面张力和接触角实验数据计算沥青与集料的黏附功,再通过黏附功的大小定量评价沥青在不同温度下对集料的润湿性能影响。结果表明,在相同温度下,同种沥青与不同集料的黏附功数值接近,而不同类型沥青与集料的黏附功数值相差较大;沥青与集料的黏附功随温度的变化呈二次曲线关系,且曲线存在最大值点,说明在特定温度下沥青与集料存在最佳润湿状态;黏度越大、软化点越高的沥青达到与集料最佳润湿状态时所需要的温度越高,同种沥青与两种集料达到最佳润湿状态时所需要的温度相近。最大黏附功代表了沥青与集料的最佳润湿状态,可用于指导选择沥青与集料最佳拌和温度。     

沥青组成结构对沥青表面能的影响研究

开展沥青组成结构对沥青表面能的影响研究可为揭示不同沥青与集料黏附性能的差异提供理论依据。文章基于表面能理论,采用接触角法测定了不同沥青的表面能,分析了表面能与宏观性能、四组分组成、元素组成和平均结构单元参数之间的关联关系。结果表明:采用接触角法能够有效测定沥青的表面能,4种沥青的表面能在17.36~23.11 m J/m2之间,并表现出较大的差异性,而表面能与宏观性能之间的关联没有明显的规律性;饱和分是影响表面能的最主要因素,饱和分含量越高,沥青质含量越低,表面能越大;元素H、H/C、C含量是影响表面能的主要因素,其含量越高,杂原子含量越低,表面能越大;平均结构单元参数烷链支化度、烷基碳率是影响表面能的主要因素,其支化度越高,芳香碳率、芳香环系缩合度越低,表面能越大。     

基于光电比色法的天然沥青改性沥青与集料黏附性研究

为了研究天然沥青与集料之间的黏附性,选用2种基质沥青与3种集料,在基质沥青中分别掺入不同剂量的天然沥青,采用光电比色法测试沥青与集料的黏附性,并与水煮法试验结果作对比,建立两种方法对应的黏附率与黏附等级的联系,同时通过浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验研究了沥青混合料的水稳定性.试验结果表明,光电比色法可以定量分析沥青与集料的黏附性,并且从黏附性角度能更为精确地确定天然沥青的最佳掺量;在基质沥青中掺入天然沥青能明显增加沥青与集料的黏附性能,但不同的基质沥青与集料在添加天然沥青后对其黏附性的提高程度各异;水煮法试验、浸水马歇尔试验及其冻融劈裂试验的结果验证了光电比色法试验结果的可靠性.     

玻璃钢管壁/原油界面特性对高含水原油低温集输的影响

我国大部分油田已进入开采中后期,油井采出液含水率较高,玻璃钢管道因其良好的抗腐蚀性广泛应用于油田地面集输系统。同时,为了节约加热能耗,可采用低温集输工艺输送高含水原油,但可能出现的原油黏附问题严重威胁系统安全。因此,探究玻璃钢管壁/原油界面特性,对揭示高含水原油低温集输黏附机理具有重要意义。基于接触角仪探究了含蜡原油在玻璃钢和不锈钢表面的界面特性。结果表明,在水相中,油滴在不同材质平板的接触角随温度的降低而增大,且油滴在玻璃钢表面的接触角大于在不锈钢表面的接触角,油滴在水相中的界面张力随温度的降低而增大;与不锈钢表面相比,油滴在玻璃钢表面的黏附功较小,油滴之间的内聚功随温度的升高而减小;在集输系统中,凝油不易黏附于玻璃钢管道,玻璃钢管道更有利于低温集输工艺的实施。     

温度对聚酯树脂与纤维的接触角影响分析

针对复合材料成型工艺条件下聚酯树脂与玻璃纤维表面的物理化学作用,研究了不同温度下P65-901树脂、P171-901树脂、1777-G-6树脂的表面张力;分析了升温过程中ER纤维与树脂的浸润特性;计算出纤维与树脂的热力学附着功,考察了纤维与树脂的粘附特性;观察了接触角随时间的变化关系。结果表明,升高温度、延长作用时间可有效改善纤维与树脂的浸润特性。     

添加表面活性剂KP法蒸煮液的渗透性能研究

采用不同种类的表面活性剂,加入到KP法蒸煮液中,测定蒸煮液的表面张力、粘度和在载玻片上的接触角,并计算出粘附功降低因子和粘附功,得出表面活性剂对蒸煮液润湿性能的改善效果,再用称重法测定蒸煮液对木片、竹片的渗透能力。结果表明,添加了表面活性剂的蒸煮液,表面张力和在同一表面上的接触角降低,润湿效果改善,粘附功、粘附功降低因子和润湿性因子都减小,对木片、竹片的渗透增重百分比均比未加表面活性剂的蒸煮液高。     

基于分形理论沥青混合料均匀性评价方法

为研究沥青混合料均匀性定量的评价方法,基于分形理论,对沥青混合料中集料的分布状态,即混合料的均匀性展开直接研究.计算的结果与主观上的观测结果基本一致.研究结果表明:利用分形理论,选用集料质量级配分维值可以定量地评价沥青混合料的均匀性;随着公称最大集料粒径的增大,沥青混合料均匀性变差;集料质量级配分维值越大,则集料级配越粗.     

沥青混合料级配离析模拟及判定标准研究

沥青混合料离析会严重影响沥青路面质量均匀性,为了定量分析与评价沥青混合料离析情况,在室内设计了重度、中度、轻度、细集料和无离析5种离析程度不同的沥青混合料,分别测定其高温稳定性、水稳定性、表面特征系数和体积参数,根据发生级配离析的沥青混合料的路用性能变异情况,建立了基于体积指标的沥青路面离析判定标准.结果表明:离析对于混合料性能变异影响显著,与无离析混合料相比,当混合料发生细集料离析时,其动稳定度和空隙率显著下降,残留稳定度、冻融劈裂强度比和沥青饱和度分别提高;当混合料发生重度离析时,其动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂比和沥青饱和度分别下降,而空隙率有一定程度提高;基于体积参数指标的沥青混合料非均匀性标准可用于指导沥青混合料离析的定量分析和评价,进而判定沥青路面发生离析的可能性.     

织物润湿性能的研究

为研究织物的润湿性设计了一台电导式动态湿润测量装置。测定了油酸、液体石腊在各种织物上的迁移速度、并利用Wash burn方程和young—Dupre方程计算了接触角、粘附功、润湿功等相应润湿参数。对上述织物的润湿性、浸湿性、粘附性或沾污性进行了讨论。已表明除纤维化学本质及纱结构外,纺织物的结构对湿湿性也有显著影响。液体的表面张力对粘附功的影响大于对浸润功的影响     

钨酸锆填料与沥青的粘附与水损害特性

为分析亲水性钨酸锆材料作为沥青混合料填料的合理性,基于表面能和粘附功理论,对不同填料和沥青的表面能参数及粘附功进行测试和计算,通过设计水侵蚀试验,研究不同填料组成的沥青胶浆在水损害条件下的自由能和拉拔强度变化规律.试验结果表明:钨酸锆填料具有更大的Lewis碱和范德华表面能分量,基质沥青则具备比SBS改性沥青更大的Lewis酸碱和范德华表面能分量;在干燥状态下,钨酸锆替代矿粉作为填料,可提高其与沥青的粘附功,进而提高沥青胶浆拉拔强度;在有水侵蚀下,钨酸锆沥青胶浆具有更大的表面自由能变化,水更倾向于取代基质沥青与钨酸锆浸润.钨酸锆沥青胶浆比矿粉胶浆具有稍差的耐水损害能力.     

基于表界面理论的沥青路面水损坏模型研究

沥青混合料水损坏是沥青路面主要破坏形式之一。基于表界面理论,推导出沥青在矿料表面的粘附模型和水损坏模型;通过柱状灯芯技术和插板法,测得2种矿料和2种沥青的表面能参数指标;带入模型分析得出,沥青在矿料表面的粘附趋势以及发生水损坏的趋势;讨论了沥青和矿料的表面能参数对粘附及水损坏的过程的影响;最后分析了石灰石与沥青抗水损坏能力强的根本原因。     

粗集料表面纹理粗糙度的分形测量和描述

为了分析粗集料表面纹理状况对沥青混合料性能的影响,采用激光轮廓仪对8种不同粗集料表面纹理曲线进行直接测量.运用分形理论中对随机过程的结构函数方法,分析了表面纹理曲线的分形特征.采用定量评定方法,以分形维数D和截距K为评价指标,对粗集料表面纹理粗糙度进行了研究.结果表明,粗集料表面纹理曲线均在一定范围内具有分形特性,粗集料表面纹理的粗糙程度不受粒径大小影响.     

Effects of Aggregate Size and Specimen Scale on Asphalt Mixture Cracking Using a Micromechanical Simulation Approach

A micromechanical model based on discrete element method(DEM) was employed to investigate the effects of aggregate size and specimen scale on the cracking behavior of asphalt mixture. An algorithm for generating three-dimensional aggregates that can reflect the realistic geometry such as shape, size and fracture surface of aggregate particles was developed using a user-defined procedure coded with FISH language in particle flow code in three-dimensions(PFC3 D). The parallel-bond model(PBM), linear contact model(LCM), and slip model(SM), whose sets of micro parameters were obtained by comparing experimental tests with numerical simulation results, were used to characterize the internal contact behavior of asphalt mixture. Digital asphalt mixture specimens were used to simulate the effects of aggregate size and specimen scale on the cracking behavior by the indirect tensile(IDT) test. Some conclusions can be drawn as follows: Both cracks and IDT strength decrease with increasing aggregate size. However, the heterogeneity of contact-force distribution augments with increasing aggregate size, especially with 13.2-16 mm aggregate. The aggregate size of 4.75-9.5 mm dominates in forming skeleton structure for asphalt mixture. The IDT strength decreases and cracks augment with increasing sample scale. The crack growth can be well interpreted from the perspective of energy analysis. The conclusions show that the proposed micromechanical model is suitable for the simulation of crack propagation. This study provides an assistant tool to further study the cracking behavior of particle-reinforced composites material such as asphalt mixture and Portland cement concrete.     

沥青混合料级配离析定量评价与相关性研究

根据21种常规级配,制备Superpave旋转压实试件用以评价沥青混合料的级配离析.利用数字图像处理技术,获得试件截面图像,并根据FeretDiameter提取图像中各档粗集料的颗粒信息.改进了结构各向异性的体视学评价方法,提出使用粗集料结构系数Jf作为评价沥青混合料试件级配离析的指标参数.对各级配的Jf值和各档粗集料分计筛余百分率关系进行了线性回归,其复相关系数R达到0.962 1.对于颗粒最大标称粒径相同的级配,使用灰色关联分析,得出结论：除颗粒最大标称粒径为9.5 mm级配外,Jf受级配中第3大筛孔分计筛余百分率影响最大.     

固体与液体接触角的测定

当把毛细管插入石蕊水溶液时 ,由于液体表面张力和浸润现象共同作用的结果 ,产生了毛细现象 ,液面呈凹球面。从凹球面与固体表面切点分别作这两个面的切线 ,这两条切线通过液体所成的角度称为接触角。根据朱仑公式 ,接触角决定于液体的密度 ρ、液体表面张力系数α、液柱高度h、毛细管的半径r以及重力加速度 g。液体密度值近似取 ρ =10 0 0kg/m3 ,表面张力导数直接采用焦利称实验测量的结果α =(6 .6 5± 0 .0 5 )× 10 -2 N/m重力加速度直接采用单摆实验的测量结果 g =(9.6 5± 0 .0 6 )m/s2 。而使用读数显微镜直接测量彩色液柱上下两个面的坐标 y1,y2 和左右两侧的坐标x1,x2 来计算液柱高度h =y2 - y1和毛细管半径r=(x2 -x1) / 2。利用朱仑公式给出了固体和液体接触角的间接测量结果和不确定度的评定结果 ,并对实验结果进行讨论     

Interfacial interaction of bio-leaching of pyrite mineral

Electrokinetic and contact angle measurements were used to discuss the interfacial interaction on bio-leaching of pyrite mineral. Surface energy parameters of pyrite mineral and thiobacillus ferrooxidans were obtained by calculating according to formula of Young's equation and contact angle measurements. The results show that surface energy of thiobacillus ferrooxidans is much higher than that of pyrite mineral, and the reaction of pyrite mineral with thiobacillus ferrooxidans causes the reduction of the pyrite surface energy. The interfacial interaction energies between pyrite mineral and thiobacillus ferrooxidans were also obtained based on polar interfacial interaction theory and electrokinetic and contact angle measurements. The thermodynamics approach only considering Lifshitz-van der Waals and Lewis acid-base interaction fails to explain the adhesion behavior of the bacteria, but the extended Derjaguin-Landan-Verwey-Overbeek theory concerning Lifshitz-van der Waals and Lewis acid-base and the electrostatic can exactly predict interfacial interaction.