高莉宁,张佳,丁思晴,李立,郭文文,何锐
(长安大学材料科学与工程学院,西安 710062)
沥青路面具有成本低、效益高、噪音低、驾驶舒适等优点。然而,路面在循环车辆荷载的长期作用下会受损,同时由于环境因素的影响(老化、水分的破坏),最终会导致道路表面微裂纹的形成,并进一步扩展为更大的裂缝。传统修复裂缝的方法是使用嵌缝材料进行填补,然而,普通嵌缝材料与沥青混合料之间的黏结性较差,修补效果不理想,甚至降低了路面的抗滑性。因此,有学者提出,如果能及时发现并修复沥青路面的初始裂缝,将有效防止微裂缝的扩展,从而延长沥青路面的使用寿命[1-3]。
Bazin等[4]首先提出了具有自愈合能力的沥青混合料,随后中外学者研究了沥青混合料自愈合行为的可行性。Kim等[5]通过大量实验研究认为,沥青材料的自愈合主要可分为材料本身的黏弹性自愈合和外部因素引起的化学自愈合。Phillips[6]基于自愈合理论研究了沥青和沥青混合料的自愈合特性。Shen等[7]结合已有的研究成果,提出了沥青混合料自愈合过程主要的两种形式,即沥青与骨料之间的自愈合和沥青混合料自身黏弹性的自愈合。罗蓉等[8]以70#基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青作为研究对象,在动态剪切流变试验的基础上,通过对前人提出的沥青自愈性评价指标的比较,提出了一个综合考虑动态剪切模量变化和间歇前后加载次数共同影响的新指标,通过拟合线性愈合方程,验证了该指标的适用性和可靠性。
综上所述,沥青混合料的自愈合性能可以延长路面的使用寿命,使路面结构更加稳定。为此,在大量中外知名学者研究的基础上,揭示了沥青混合料自愈合行为特点,分析了影响自愈合性能的因素并梳理了自愈合增强技术,总结了沥青混合料自愈合的研究方向和前景。
沥青混合料的自愈合行为可以简单地定义为自身在适当的环境条件下部分或全部愈合的过程。通常认为具有自愈合能力的材料包括聚合物、混凝土[9]、沥青[10]、金属、涂层等。当沥青路面出现微裂纹时,可通过加热、外力或采用自愈合能力的材料[11]使其裂缝愈合,从而恢复沥青或沥青混合料的强度和模量,延长其疲劳寿命[12]。表1[13-22]为具有自愈合能力的材料。
表1 具有自愈合能力的材料[13-22]
自愈合理论一直被认为是沥青混合料自愈合研究的基础工作。目前,有3种自愈合理论,即表面分子扩散理论、表面能理论和毛细管流动理论。这3种理论分析了沥青及沥青混合料的自愈合机理,对于准确表征和理解沥青混合料的自愈合性能具有重要的理论价值[23]。
表面分子扩散理论描述的是分子尺度上的自愈合现象,该理论最初被用于研究热塑性聚合物的自愈合行为。Yuan[24]对聚合物的自愈合行为进行观察,发现聚合物中微裂纹自愈合行为分为两个阶段:①微裂纹逐渐接触润湿导致的渐进愈合;②聚合物中断裂的分子链扩散产生的愈合。Little等[25]在聚合物自愈合行为研究的基础上,对沥青材料也进行了探索,研究发现沥青自愈合行为首先是微裂缝表面润湿过程的愈合,其次是愈合界面沥青材料模量与强度的恢复过程。Phillips[6]用三阶段模型描述疲劳愈合过程:①由外部应力和沥青流动导致的宏观裂纹闭合;②由于表面能驱动,微裂缝的上下界面会逐步接触并形成润湿,使微裂纹闭合;③通过沥青质结构的扩散使其强度、刚度、稳定性等机械性能完全恢复。如图1[26]所示,在该模型中,第一阶段的愈合过程由于受外部应力和沥青流动的影响,材料性能恢复所需的时间最短,但仅是对材料劲度模量的恢复。而后两个阶段愈合非常缓慢,但可以同时恢复材料的模量和强度,甚至可以将材料恢复到其原始状态。
图1 沥青的三步修复机理示意图[26]
分析可知,表面分子扩散理论模型认为沥青材料的愈合行为是自身黏弹性愈合与沥青质分子流动扩散产生的愈合,该理论多适用于低分子量聚合物中小裂纹的愈合行为。
根据能量平衡理论,裂纹的表面能等于产生裂缝时所消耗的能量。在沥青混合料开裂过程中,弹性蠕变耗散的能量转化为新裂缝的表面能。裂缝自愈过程是其逆过程,而这个逆过程的驱动力是沥青混合料中裂缝表面能的减少。王春晓等[27]基于表面自由能理论研究了纳米改性沥青的自愈合行为,结果表明,纳米材料加速了熵增的过程,增加了沥青与集料间的黏附性。使裂缝中界面的浸润与分子扩散更容易进行,并且在不同愈合时间和损伤度的情况下以不同速率促进了裂缝表面的自愈合。由此可以看出,表面能理论可以从能量的角度更好地解释沥青及沥青混合料的自愈现象,但不能解释裂缝的愈合过程。Schapery[28]根据表面能理论推导了黏弹性材料的断裂定律,如式(1)所示。
根据能量守恒定律,将拉伸蠕变耗散能的变化转化为新裂纹的表面能。愈合过程中的能量转换与开裂过程中的能量转换相反,Lytton等[29]提出了黏弹性材料的相应愈合规律,如式(2)所示。由于式(1)、式(2)中的许多参数需要同时测量沥青、沥青砂浆和沥青混合料体系的物理化学参数,标定参数需要进行大量的基础研究,因此对于沥青混合料这种复杂的黏弹性材料应用具有局限性。
2Γf=ERDf(td)JV
(1)
2Γh=ERDh(td)HV
(2)
式中:td为产生长度为d的新裂纹所消耗的时间;Γf为时间td时的断裂面能量密度;Γh为时间td时的愈合表面能量密度;ER为参考模量,将黏弹性材料转化为等效线弹性材料;Df(td)为时间td时材料的拉伸蠕变柔度;Dh(td)为时间td时材料的压缩蠕变柔度;JV为黏弹性J积分;HV为黏弹性H积分。
毛细管流动理论是在宏观尺度上提出的,García[30]提出了基于毛细管流动理论的沥青裂缝愈合模型。毛细管流量测试装置如图2[31]所示,其中裂纹简化为垂直毛细管。将6条长度为100 mm、直径为0.1~1.5 mm的毛细管平行粘贴并固定在透明薄板上。然后将它们垂直放置在直径为100 mm的玻璃培养皿中,其中含有30 g沥青。研究表明,随着温度的升高,在毛细作用下沥青会向裂缝处流动,微裂纹自修复速率加快,较深裂纹的自修复速率更高,最终裂缝愈合。该研究小组还进行开放式和密封式毛细管流动试验,发现温度越高,沥青材料的自愈合性能越强,这是由于沥青热膨胀和自身黏度降低引起的附加压力使沥青流入到裂缝中产生愈合。陶小磊等[31]通过研究温度对改性沥青毛细管上升高度的影响,证实了随着温度的适当升高,沥青材料的愈合效率才会增大,但当沥青材料处于低温时其愈合行为无法解释。由此可见毛细管流动理论的前提是材料的温度要高于牛顿流体的转变温度,因而该理论不能描述低温下的自愈合过程。
图2 毛细管流动试验[31]
综上所述,以上3种理论从不同的角度解释了沥青及沥青混合料的自愈合行为,但由于沥青混合料自愈合行为特征极其复杂,仅用一种理论很难完全解释。因此在后期的研究中需要更深层次的探索沥青混合料自愈合行为特征,结合不同理论,尽可能准确、完整地解释沥青混合料在不同愈合阶段和环境下的自愈合机理。
2.1.1 沥青种类
沥青材料是一种深棕色的复杂混合物,由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成,不同等级的沥青性能差别很大。即使是同一等级的沥青,由于产地不同,其成分和自愈合特性也存在一定差异。
陈居涌[32]采用沥青的黏度、延度指标,研究了70 #、90 # A级普通沥青胶浆的自愈合性能。结果表明沥青胶浆自愈合能力与填料种类、沥青种类、温度相关,且沥青的黏度越低,其内部分子运动时内摩擦力越小,分子运动更容易,自愈合性能越好。当温度相同时,90 #沥青的黏度低于70 #沥青,因此90 #沥青胶浆在裂缝处的愈合能力高于70 #沥青。当温度升高时,两种沥青胶浆的流动性都得到了改善,内部分子运动也越活跃,自愈合能力也都增强。
分析可知,不同种类与等级的沥青其黏度有一定的差异,而沥青材料的自愈合特性与沥青的黏度有关。高黏度沥青材料在较低的愈合温度和较短的时间间隔内难以通过毛细作用完全填充裂缝,即没有完成沥青分子的扩散和重组,从而影响沥青材料性能的恢复。而低黏度沥青材料虽然能成功地完成裂缝的愈合,但其承载力较弱,疲劳寿命短,对沥青路面性能会产生不利影响。当愈合温度较高、时间间隔较长时,高黏度沥青才能通过毛细作用封闭裂缝,沥青材料的性能得到了充分恢复[33]。
2.1.2 改性剂
改性剂对沥青混合料自愈合性能的影响存在较大差异。一般认为,当沥青混合料中存在小裂缝时,改性剂的结构、比例等可以限制裂缝的进一步扩展,从而提高混合料愈合能力。然而,当裂缝发展到一定程度时,由于沥青流动性的限制,改性剂会对沥青混合料的自愈合产生不利影响。
黄卫东等[34]通过四点小梁弯曲疲劳试验,评价了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、胶粉、高密度聚乙烯以及岩沥青4种改性剂对沥青自愈合性能的影响。结果表明,当苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物掺量为3.0%~4.5%、胶粉掺量为10.0%~15.0%、高密度聚乙烯掺量为8.0%、岩沥青掺量为12.0%~20.0%时均能够改善沥青的自愈合性能。Little等[35]研究了各种改性材料对沥青和沥青混合料自愈合性能的影响,发现当添加聚合物(如低密度聚乙烯改性剂)对沥青进行改性时,沥青的自愈合能力弱于基质沥青。这是因为添加改性剂改变了沥青成分,增加了改性沥青中沥青质含量,导致沥青流动性降低,进而沥青自愈合能力降低。同时发现在沥青混合料中加入熟石灰时,由于熟石灰颗粒的存在,会与沥青混合料中的某些组分发生反应,反应产物也会对沥青混合料的自愈合性能产生不利影响。
Amin等[36]研究认为,纳米颗粒具有改善聚合物自愈合的内在潜力,如图3[36]所示,当用纳米二氧化硅粒子改性时,由于纳米颗粒扩散较快,在开裂期纳米粒子优先迁移到微裂纹的表面,发生随机运动使微裂纹愈合。因此向沥青中添加纳米颗粒将增强表面接近度和分子随机化,并加速分子扩散,促进微裂缝更快愈合。王蒙[37]通过疲劳-愈合-疲劳试验对纳米蒙脱土改性沥青的自愈合性能进行了评估,并将愈合指数与物理性能指数相结合。结果表明,纳米蒙脱土改性沥青的自愈合能力高于基质沥青,且随着改性剂含量的增加,改性沥青初始恢复能力逐渐降低,但抗疲劳能力增加。当用量为1%时,改性沥青纳米蒙脱土具有较好的自愈合性能。
图3 纳米二氧化硅促进微裂纹愈合过程示意图[36]
综上分析,沥青改性剂的种类与直径尺寸对沥青及沥青混合料的自愈合行为影响较大,其中聚合物类、纳米颗粒类改性剂对沥青混合料自愈合性能均有不同程度的改善效果,且纳米颗粒改性沥青自愈合性能总体更优于聚合物改性沥青。但由于纳米材料价格昂贵,很难应用于大工程沥青路面的铺装建设中,因此综合考虑使用聚合物改性剂改善沥青混合料的自愈合性能具有广泛的应用前景。
2.1.3 化学组成
Santagata等[38]解释了沥青的化学组成与愈合性能之间的关系。该试验主要对6种不同来源的沥青进行了化学表征以及四组分测定,结果表明,含有较低分子量化合物的沥青材料具有更好的自修复能力。Kim等[5]通过物理和化学测试方法,借助傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)和核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR),选择了两个评估参数,即甲基-亚甲基氢碳比和亚甲基-甲基比,用来研究沥青化学成分对沥青自愈合能力的影响。结果表明,甲基-亚甲基氢碳比和亚甲基-甲基比能很好地评价沥青混合料的自愈合能力,同时,甲基-亚甲基氢碳比与沥青的自愈合能力呈负相关,即当甲基-亚甲基氢碳比较大时,沥青混合料的自愈合能力较弱。Williams等[39]研究了5种具有不同两性氧化物、芳香族有机物和蜡含量的沥青,并证明具有不同化学成分的沥青在自愈损伤方面存在显著差异,结果表明,沥青中两性氧化物含量的增加对其自愈合性能有不利影响,芳香族有机物含量的增加促进了沥青的自愈合行为,蜡含量对沥青损伤自修复性能影响不大,基本可以忽略,同时发现当沥青中含有硫、氧、氮等元素时,可以有效提高沥青的自愈合能力。因此,分析沥青的化学组成对提高沥青混合料自愈合行为至关重要。
2.2.1 愈合时间
愈合时间对沥青材料愈合性能的发展有一定的影响,该领域的研究人员一致认为,最佳愈合时间约是加载时间的10倍。根据工程实例,黄明等[40]在15 ℃下对4组不同长度的小梁试样进行了疲劳性能测试,结果表明,材料的疲劳恢复效率与材料的自愈时间成正比,试验结果与实际情况相符。Shan等[41]对沥青混合料进行了重复疲劳荷载试验,提出将试件愈合前后疲劳破坏曲线的面积比作为评价沥青自愈合性的方法,并证实了愈合时间对沥青混合料的愈合效果有一定影响。
Pang等[42]、Zhang等[43]研究了愈合时间和材料损伤程度对基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青愈合程度的影响。图4[43]为基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青的愈合时间变化,主要表述了损伤程度分别为30%、50%和70%时基质沥青与改性沥青的自愈合行为。试验结果表明,在不同损伤等级的沥青材料中,经过60 min的愈合时长后,其愈合程度显著增加,但当愈合时间继续增加时,沥青材料的愈合速率减慢,且沥青材料在相同损伤程度、一定愈合时间时,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青的愈合能力始终高于基质沥青。总之,沥青及沥青混合料的自愈合效率与其自愈合时间成正比。
图4 不同沥青材料愈合程度随时间的变化[43]
2.2.2 愈合温度
温度是影响沥青混合料自愈合性能的主要因素,随着温度的升高,不仅可以提高自愈率,还能缩短完全愈合所需的总时间。周璐等[44]通过拉拔设计试验研究了温度对自愈性能的影响,试验结果表明,当温度较高时沥青的黏度较低、流动性好,在沥青混合料自愈合时能够填充到裂缝间隙中,提高自愈合效率,且在常规温度下(25~40 ℃)不同针入度等级的基质沥青自愈合性能由优到劣的排序为70#、90#和110#。Bhasin等[45]研究发现,在50 ℃下加热20 min后,沥青混合料试样的疲劳寿命(其疲劳寿命已降低至其原始值的50%)可增加约40%。
Miglietta等[46]引入愈合期内刚度恢复指标(IG)和愈合期后疲劳耐久性指标自愈指数(IN),定量评估和比较了基质沥青(N1、N2)和聚合物改性沥青(S1、S2)的自愈合行为,结果如图5[46]所示,每个数据点都是指由疲劳温度、愈合温度和愈合时间组合给出的特定测试条件。对于不同种类的沥青材料和愈合温度,IG总是大于或等于IN,且当沥青材料的愈合温度为30 ℃、愈合时间为2 h时,基质沥青N1才能完全恢复到初始状态。这是由于在表面能的驱动下,微裂纹的上下界面逐渐接触并形成润湿,沥青质结构通过扩散固化裂缝,沥青材料愈合期内刚度与愈合期后疲劳耐久性逐渐恢复,且沥青材料的自愈合等级取决于愈合时间和温度的组合,在愈合时间和温度的某些组合中,基质沥青的自愈合可能优于聚合物改性沥青。
图例数值依次为疲劳温度、愈合温度、愈合时间
虽然沥青材料具有自愈合能力,但其在沥青路面中的自愈合行为受到温度、荷载、老化等因素的极大限制。因此,有必要通过一定的技术措施来提高沥青的自愈合能力。目前,中外沥青自愈合增强技术主要集中在两个方面:①主动增强技术,即通过聚合物改性优化沥青混合料组成,从而提高沥青混合料自愈合能力;②被动增强技术,包括诱导加热、自愈微胶囊、毛细管网络等。
沥青材料的愈合能力在很大程度上取决于愈合温度,当温度升高时,有利于沥青裂缝表面分子的润湿和扩散,从而显著提高了沥青材料的自愈合性能。感应加热包括向沥青混合料中添加导电填料和磁敏颗粒(如钢和石墨),并通过感应加热设备加热沥青混合料。随着温度的升高,沥青混合料的微裂缝开始愈合并逐渐恢复到原始状态,从而延长沥青路面的使用寿命[47]。如图6[48]所示,通过感应加热方法增强自愈合性能的材料应具备两个条件:①必须具有导电性,可以通过向沥青混合料中添加导电填料或纤维来实现;②这些添加剂必须能够在闭环电路中连接。
图6 感应加热方案[48]
García等[49]利用简单的等效电路来表示通过感应能量加热的导电胶的热流方程,研究了掺有钢棉的沥青混合料温度变化与自愈合行为之间的关系。结果表明,沥青混合料的自愈合热源取决于钢纤维导电棉的传热性,且钢纤维导电棉的直径会影响加热效率,从而影响沥青混合料裂缝自愈合的效果。Liu等[50]对掺有钢丝绒的多孔沥青混凝土梁进行了四点弯曲试验,结果表明,当加热到85 ℃时,小梁的力学性能恢复较好,还进一步证明了在沥青混凝土中加入钢丝绒可防止水分的进入,提高了钢丝绒与沥青混凝土中骨料的黏结性,增强了沥青路面自愈合的可靠性。
总之,电磁感应加热技术是沥青路面自愈合的有效方法,具有节能环保的优点。然而,连续加热也会使沥青混合料老化,影响沥青路面的使用。此外,沥青混合料过热还会降低沥青的黏度和软化点,使沥青混合料的耐久性、水稳定性和低温抗裂性变差,从而对路面性能也产生不利影响。因此今后还需对感应加热方法和加热效率等问题进行深入研究。
微胶囊由胶囊芯和胶囊壁组成,胶囊的核心通常是沥青再生剂,胶囊壁包围着胶囊芯,在胶囊壁被力破坏后,参与其中的再生剂被释放。再生剂加速了沥青材料的修复,使沥青性能逐渐恢复且有利于微裂缝的养护[51]。从本质上讲,微胶囊的主动控制释放是通过两种方式实现的,即调整外壳孔隙以增加渗透性和降解率或侵蚀外壳结构以破坏其完整性。为了防止微胶囊在沥青混合料生产施工过程中开裂,所使用的微胶囊必须具有良好的热稳定性、机械稳定性和界面稳定性,且胶囊内部再生剂应具有高流动性与低黏度性,使胶囊外壳破裂后能在毛细作用下迅速填充裂纹进行修复愈合[52]。Su等[53]、Garcia等[54]研究了通过微胶囊将再生剂加入沥青混合料中以恢复沥青原始性能的自愈合方法,该方法的原理是当路面系统内开始形成微裂缝时,裂纹在扩展过程中会遇到胶囊,裂纹尖端的断裂能打开胶囊并释放愈合剂,进而愈合剂与沥青黏合剂混合以密封裂缝,从而防止其进一步扩展,愈合过程如图7[54]所示。
图7 自愈合微胶囊[54]
目前沥青自愈合微胶囊的制备工艺主要有吸附包裹法、锐孔-凝聚浴法、原位聚合法,如表2[58-60]所示。
表2 沥青自修复微胶囊的制备工艺[58-60]
研究表明,经苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性后的沥青理化指标明显增强,可以改善普通道路石油沥青对温度敏感的特性,减少因温度变化和载重量大而造成的车辙、裂缝现象,十分适用于对路面载重要求较高的高等级路面。但是改性沥青路面也会受路面结构、气候、地形、地质条件等多种环境因素的影响,会产生不同程度各种形状的裂缝,因此研究改性沥青及沥青混合料的自愈合行为具有重大意义。
李江等[61]选择沥青路面常用的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青混合料为研究对象,采用四点小梁疲劳试验,比较了沥青混合料愈合前后的疲劳寿命。结果表明,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青混合料的疲劳寿命恢复率与自身愈合温度和愈合时间呈正相关,但愈合温度不能超过沥青混合料的软化点,否则会影响沥青混合料的高温稳定性。对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青混合料,其理想愈合条件为60 ℃、愈合时间6 h。因此,在路面养护过程中,提高温度、控制交通量和超载状况可以有效提高沥青路面的自愈合能力。
孙大权等[62]还利用动态流变剪切试验对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青、岩沥青改性沥青和表面活性剂改性沥青的自愈合性能进行研究。结果表明,添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性剂可以使沥青愈合能力明显增强,添加岩沥青愈合能力减弱,添加表面活性剂对沥青愈合能力影响不大。其根本原因是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物吸收基质沥青中的轻组分并溶胀,聚合物链形成三维网络结构从而提高沥青的黏弹性,经过一段时间后沥青模量可以恢复到更高值,使其具有良好的自愈合性。而岩沥青添加之后使沥青变硬,提高了复数模量的同时降低了沥青的流动性,降低了沥青的分子扩散速率,使其愈合程度降低,愈合能力降低。表面活性剂改性沥青内含有高极性分子,降低了沥青的表面能,促进了沥青分子的扩散,但同时改性剂的存在切断了沥青基团之间接触并愈合的途径,这对于沥青的自愈合有不利影响,故添加表面活性剂的改性沥青的愈合能力综合表现为与基质沥青相当或稍微增强。
沥青材料本身具有一定的自愈合性,在延长路面使用寿命方面具有巨大潜力。综合中外研究现状,相关研究人员主要集中于沥青材料自愈合机理与评价方法等方面的研究,并未根据研究结果系统地提出增强沥青混合料自愈合能力的优化方法,且现阶段的研究仍处在初级阶段。系统归纳整理沥青混合料自愈合行为特征,主要结论和展望如下。
(1)就狭义的自愈合而言,自愈合能力可以被视为沥青材料通过自发润湿和扩散来减少裂缝存在的内在反应,从而使部分材料恢复其原始性能。对于愈合现象的广义概念,只要材料没有完全失效,并且裂纹面之间仍然存在接触,愈合就会起作用。沥青材料自愈合行为可以从不同的角度进行解释,包括表面分子扩散理论、表面能理论和毛细管流动理论。将这些理论结合在一起可以更可靠、完整的解释不同种类、不同损伤程度的沥青混合料自愈合机理。
(2)沥青种类、化学成分、微观结构、改性剂是影响沥青自愈合能力的主要内部因素。与基质沥青相比,沥青填料体系、沥青混合料和沥青聚合物体系有着完全不同的特性,具有不同的自愈合能力。对基质沥青和其他夹杂物(如填料、骨料、聚合物或其他改性剂)之间复杂的物理化学相互作用进行多尺度研究是阐明自愈合机理的潜在途径。愈合时间、愈合温度和外部损伤情况已被确定为影响沥青材料自愈合能力的主要外部因素,而其他外部因素(如加载条件、老化和水分)的影响仍不确定。
(3)沥青自愈合微胶囊不仅要能承受沥青混合料生产过程中160~180 ℃的高温,还要能承受混合料压实过程中骨料的碰撞和挤压,因此在沥青混合料施工中,微胶囊的成活率值得关注。建议可以从表面形态、内部结构和化学成分多个角度对胶囊进行表征,且微胶囊的机械强度与粒径和壳结构密切相关,粒径越小,壳比越大,机械强度越高。其次由于微胶囊修补裂缝的时间有限,成本较高,建议今后的研究重点应放在研制新的自愈合聚合物改性剂和探索新的加热方法以提高沥青混合料自愈合性能。
(4)感应加热技术可以显著提高沥青混合料的自愈合性能,但容易受到环境限制与人为因素的影响。因此,应尽可能开发出更高效的电加热设备,并进行导电材料优化、感应加热时间控制以及加热功率与固化效率之间关系协调等方面的研究。总之,沥青路面自愈合技术设计的关键目标是开发智能型、能够自我评估和自动响应的沥青路面系统。