基于原子力显微镜技术的沥青与矿料表面粗糙度及黏附特性

易军艳^1,2，庞骁奕³，姚冬冬⁴，许勐¹，冯德成¹

1. 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院2. 哈尔滨工业大学化工与化学学院3. 四川省公路规划勘察设计研究院4. 吉林省交通科学研究所

摘 要：采用原子力显微镜技术(AFM)的轻敲和力曲线模式,在微观尺度下对沥青与矿料表面的二维图像和三维形貌信息进行采集和分析,并测试和计算表征材料物理黏结特性的表面能。测试和分析结果显示,不同油源的沥青具有明显不同的化学组分和表面粗糙度,具有蜂形结构的沥青表面粗糙度更大。老化将明显减少沥青的表面粗糙度,降低其表面能,进而对沥青与矿料的黏附产生不利影响。结合宏观的黏附拉拔力学试验,对沥青和矿料表面粗糙度、表面能与宏观拉拔强度间的关联进行统计分析。结果表明,对于含蜂形结构的沥青,沥青和矿料表面粗糙度对黏附力学性能较为重要;而对于不含蜂形结构的沥青,其与矿料的黏附性更决定于所选材料的表面能,即两种材料间的物理黏结作用。

关键词：沥青;矿料;黏附特性;原子力显微镜;粗糙度;表面能;