沥青自修复微胶囊研究进展

何亮^1,2，黄胡端¹，Wim Van den bergh³，Tóth Csaba⁴，高杰¹，Karol Kowalski⁵，Jan Valentin⁶

1. 重庆交通大学交通土建材料国家地方联合实验室2. 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室3. 安特卫普大学应用工程学院4. 布达佩斯技术与经济大学土木工程学院5. 华沙理工大学土木工程学院6. 捷克理工大学土木工程学院

摘 要：微胶囊技术在世界上已应用于多个领域,包括医药、食品和化工等,具有广阔的应用前景。将微胶囊引入到沥青材料自修复中,可提高沥青材料的自修复能力并在裂缝产生初期即可自我修复,延长路面使用寿命。与传统的裂缝修补方法相比,微胶囊自修复技术具有节能减排、降低养护成本和防止微裂缝扩展至宏观裂缝等优势。然而,沥青自修复微胶囊技术仍处于初步探索阶段,将微米级微胶囊应用于沥青材料自修复领域还存在着微胶囊强度控制范围不够明确,微胶囊破裂理论尚不成熟,且微胶囊制备工艺参数设计尚不统一等问题。因此,研究者们除研究制备工艺的影响外,还主要从选择合适的制备工艺影响参数和微胶囊的结构与性能方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。随着制备工艺的不断成熟和影响参数的不断优化,经原位聚合法制备的微胶囊结构致密、性能优良。目前对掺微胶囊的沥青材料自修复的研究仍存在对沥青材料自修复提升效果的评价方法和评价指标尚不统一等问题。掺微胶囊的沥青材料自修复效果主要通过不同的指标来体现,包括延度、复数模量、拉伸强度、试件的载荷和沥青混合料的疲劳寿命等。其中,还对掺微胶囊的沥青混合料进行了路用性能研究。通过不同的评价指标表明,微胶囊显著提升了沥青材料的自修复效果;掺微胶囊的沥青混合料的水稳定性和高温稳定性略有下降,低温抗裂性下降较大,但仍满足规范要求。为总结沥青自修复微胶囊的研究进展,本文对比分析了多种自修复微胶囊制备方法的优势和特点,解析了影响微胶囊质量的主要因素(芯壁比、反应温度、终点pH值、乳化转速、酸化时间),总结了微胶囊的结构与性能的表征方法,介绍了掺微胶囊沥青材料自修复性能的评价方法与提升效果,阐述了微胶囊对沥青混合料路用性能的影响,探讨了借助分子动力学手段研究掺微胶囊的沥青材料自修复行为理论的可行性并展望了其未来发展前景,以期为微米级微胶囊的应用与发展提供参考。

关键词：沥青材料;自修复;微米级微胶囊;制备与性能;分子动力学;