人們對(duì)瀝青路面的質(zhì)量，安全性和舒適性要求越來(lái)越高，為了應(yīng)對(duì)這些變化，路面建造商正在尋找更加劃算的路面養(yǎng)護(hù)和規(guī)劃方法。表面處理技術(shù)已成為瀝青路面或混凝土路面預(yù)防性維護(hù)中最具成本效益的方法之一，通過(guò)在舊路面表面噴灑瀝青粘結(jié)劑，然后再壓緊一層集料，將其壓實(shí)到噴涂的瀝青粘合劑中，來(lái)進(jìn)行路面涂層處理。利用表面處理層改善現(xiàn)有路面的宏觀紋理，可提供良好的防滑和高摩擦面，并提高行車安全。
瀝青乳液作為一種清潔材料，可以大大降低能耗。但是，其機(jī)械性能相對(duì)較弱，并且各組分間的內(nèi)部相互作用尚不清楚。由于瀝青乳液在路面維護(hù)和施工中的盲目使用，其應(yīng)用通常僅限于非結(jié)構(gòu)層。瀝青乳液由瀝青，水和乳化劑（通常是表面活性劑）組成。一般，將標(biāo)準(zhǔn)瀝青乳液視為O/W型，除一些次要成分外，其主要包含40-75％的瀝青，25-60％的水和0.1-2.5％的表面活性劑（按重量計(jì)）。表面活性劑的性質(zhì)決定了瀝青水泥（AC）表面上的電荷性質(zhì)（Fig. 1）。
乳化穩(wěn)定性在瀝青乳液的噴涂和混合應(yīng)用中至關(guān)重要，瀝青乳液的穩(wěn)定性取決于某些配方因素，例如，親水-親油偏差（HLD）和表面活性劑親和力差（SAD）。HLD是衡量瀝青乳液中瀝青相和水相之間表面活性劑分配的量度。如圖Fig. 1（b-c）所示，在使用烷基胺（-NH2）制備瀝青乳液時(shí)，有兩種類型的O/W乳液，即乳化劑在有/無(wú)表面活性劑遷移至瀝青相的情況下進(jìn)行分配。然而，烷基胺（-NH2）和烷基銨（-NH3）的解離度受瀝青乳液pH值的顯著影響。通常，使用酸性溶液（例如鹽酸和偶爾磷酸）來(lái)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子瀝青乳液的pH值，以此來(lái)調(diào)控瀝青乳液的穩(wěn)定性。此外，瀝青的流變行為是準(zhǔn)確描述土木工程中瀝青-乳液混合物性能的敏感技術(shù)指標(biāo)。
近日，密歇根理工大學(xué)（Michigan Technological University）尤占平教授課題組通過(guò)研究不同的酸性和堿性水平下瀝青乳液中瀝青與水的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瀝青乳液的酸性和堿性水平顯著影響其穩(wěn)定性，并且弱酸性環(huán)境有利于陽(yáng)離子瀝青乳液中的水保持穩(wěn)定。瀝青乳液的表觀粘度均隨著剪切速率的增加而降低，混合有酸和堿溶液的瀝青乳液的流變行為類似于非牛頓流體，直到達(dá)到某一剪切閾值為止。對(duì)于每個(gè)溫度，都達(dá)到了不同的剪切閾值，且都有非牛頓行為轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性牛頓的趨勢(shì)，并且溫度與這個(gè)閾值成反比，隨著溫度的升高，剪切速率閾值變小。酸性和堿性水平對(duì)瀝青乳液及其殘留物的分子化學(xué)鍵也具有重要影響，官能團(tuán)含量的變化會(huì)顯著影響瀝青乳液及其殘?jiān)姆€(wěn)定性和流變性。
該研究工作發(fā)表在Journal of Cleaner Production（2019,235,583-589，SCI一區(qū)，Top，IF=6.395）上，通訊作者是尤占平教授，第一作者是其博士生尤凌云。
作者簡(jiǎn)介：
尤占平，2003年畢業(yè)于美國(guó)University of Illinois at Urbana-Champaign（UIUC），獲土木工程博士學(xué)位，現(xiàn)任美國(guó)Michigan Technological University終身教授，杰出教授，美國(guó)注冊(cè)職業(yè)土木工程師（Professional Engineer）。2010年10月起任長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、陜西省”三秦學(xué)者”特聘教授。2014年入選教育部”長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”，受聘為長(zhǎng)安大學(xué)”長(zhǎng)江學(xué)者”講座教授。擔(dān)任美國(guó)NSF國(guó)家科學(xué)基金、科技促進(jìn)會(huì)、NCHRP的項(xiàng)目評(píng)審專家，擔(dān)任加拿大、瑞士、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家的科學(xué)基金項(xiàng)目的評(píng)審專家，擔(dān)任30余個(gè)期刊的評(píng)審專家，擔(dān)任ASCE路面力學(xué)委員會(huì)主席和瀝青材料委員會(huì)主席等。研究領(lǐng)域包括瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀力學(xué)、瀝青材料性能表征與測(cè)試方法、瀝青路面設(shè)計(jì)方法、新型環(huán)保型瀝青材料。發(fā)表文章400余篇，其中200篇被SCI收錄，被引用次數(shù)7000余次，參與編輯會(huì)議論文集8本，技術(shù)報(bào)告20個(gè)，在專業(yè)會(huì)議上作學(xué)術(shù)報(bào)告180次。
課題組
http://www.cee.mtu.edu/you/Publications.html
論文鏈接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652620304649?via%3Dihub?
