瀝青耐久性與瀝青路面耐久性關(guān)系研究

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院 石 遙

長(zhǎng)安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 呂振北

瀝青耐久性與瀝青路面耐久性關(guān)系研究

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院 石 遙

長(zhǎng)安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 呂振北

瀝青是由不同分子量的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锝M成的黑褐色復(fù)雜物質(zhì)，常用于鋪筑路面，瀝青的質(zhì)量將直接影響瀝青路面的使用性能。本文，筆者主要論述了瀝青耐久性與瀝青路面耐久性性的關(guān)系，對(duì)瀝青路面的鋪筑具有指導(dǎo)作用。

一、瀝青耐久性和瀝青路面耐久性

1.瀝青耐久性。指瀝青材料保持其原有性能的能力。在使用過(guò)程中，由于受儲(chǔ)運(yùn)、加熱、拌和、攤鋪、碾壓、交通荷載及自然因素的作用，瀝青會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，逐漸改變其原有性能而變硬、變脆，發(fā)生老化。

2.瀝青路面耐久性。瀝青路面在使用過(guò)程中抵抗環(huán)境因素及行車荷載反復(fù)作用的能力，包括瀝青路面的抗老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質(zhì)。因?yàn)闉r青原有性能的改變多發(fā)生在施工和服務(wù)期間，所以采用合理的混合料設(shè)計(jì)、科學(xué)的混合方法和施工措施，就能將這種改變降低。

二、瀝青抗老化性和瀝青路面耐久的關(guān)系

瀝青老化是一個(gè)逐漸發(fā)生的過(guò)程，其速率直接影響路面的使用壽命，因而它是影響瀝青路面耐久性的主要因素。老化后的瀝青混合料在荷載和水的作用下，更容易松散和剝落。除此之外，瀝青老化還會(huì)引起路面整體結(jié)構(gòu)性能的衰減，加劇了其他路面結(jié)構(gòu)的損壞。目前，減輕瀝青路面老化的措施主要是從瀝青混合料的結(jié)構(gòu)上考慮，即在可能的條件下盡量使用吸水率小的集料，并加強(qiáng)壓實(shí)，減小路面混合料的空隙率，從而減少瀝青與空氣的接觸。這些措施對(duì)減輕瀝青老化有一定效果，但不能解決根本問(wèn)題。因?yàn)樵谝欢ㄊ褂脳l件下，瀝青的化學(xué)組成與化學(xué)結(jié)構(gòu)才是決定瀝青耐久性的關(guān)鍵因素，所以要想增強(qiáng)理清路面的耐久性，就必須把研究重點(diǎn)放在瀝青本身上。

目前，對(duì)瀝青耐久性的評(píng)價(jià)方法有兩種，一是瀝青短期老化的評(píng)價(jià)方法，二是瀝青長(zhǎng)期老化的評(píng)價(jià)方法。而在我國(guó)的公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中，還沒(méi)有關(guān)于瀝青長(zhǎng)期老化的實(shí)驗(yàn)方法。

因此，要想提高瀝青自身耐久性，可從油源選擇和工藝改善等全面入手。對(duì)于采用固定瀝青產(chǎn)品的公路部門，要想提高瀝青的耐久性，可從工程結(jié)構(gòu)措施與外摻抗老化劑兩方面入手。

三、瀝青路面水穩(wěn)定性和瀝青耐久性的關(guān)系

瀝青路面的耐久性主要取決于瀝青與集料之間的黏附程度，而水和礦料的作用會(huì)破壞瀝青與集料之間的黏附性，是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。瀝青路面水損害是指瀝青路面在有孔隙水的工作條件下，由于交通動(dòng)荷載和溫濕脹縮反復(fù)作用，導(dǎo)致進(jìn)入路面孔隙的水產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的循環(huán)作用，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青膜從集料表面剝落，使瀝青混合料內(nèi)部逐漸喪失黏結(jié)力，進(jìn)而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)使用性能下降的一種病害。它常伴隨麻面、松散、掉粒、坑洞或唧漿、網(wǎng)裂、轍槽等病害發(fā)生，同時(shí)還會(huì)誘發(fā)其他路面病害。瀝青和集料之間的黏附性能是影響瀝青路面水穩(wěn)定性的主要因素之一。瀝青與集料的黏附性主要受自身性質(zhì)的影響，如瀝青與礦料的化學(xué)成分、瀝青與礦料表面的界面張力、瀝青的黏性、礦料的空隙率、礦料的含水量和含泥量等。研究表明，若瀝青的黏附性不足4級(jí)，則瀝青膜容易脫離，易造成路面水損害。實(shí)踐中常用的評(píng)價(jià)瀝青黏附性的方法有三種：一是煮沸試驗(yàn)，二是浸水試驗(yàn)，三是凍融劈裂試驗(yàn)。

要想減輕瀝青路面的水損害，改善和提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性與耐久性，就必須增加瀝青與礦料之間的黏附性。由瀝青與礦料相互作用的基本理論可知,瀝青與礦料黏附性的大小,取決于瀝青－礦料－水三相系的平衡。因此，各種改善措施都是從降低在集料表面水對(duì)瀝青的置換能力這一概念出發(fā),保證在有水情況下瀝青膜不發(fā)生收縮、剝離現(xiàn)象，使瀝青仍能與礦料形成良好的化學(xué)吸附作用。目前，我國(guó)使用的表面層石料與瀝青黏附性都較差，大都不能滿足技術(shù)要求，必須采取添加外摻劑等抗剝落措施。工程中常用的外摻劑主要有兩種，一種是化學(xué)外摻劑，另外一種是消石灰或水泥外摻劑。

四、瀝青路面抗疲勞性與瀝青耐久性的關(guān)系

瀝青混合料的抗疲勞性能受瀝青用量的影響很大，瀝青用量大，混合料的孔隙率就小，疲勞壽命也長(zhǎng)。在集料級(jí)配已定的情況下，瀝青用量增加，其飽和度就會(huì)提高，瀝青膜厚度也會(huì)隨之增加，延性會(huì)更好，因而能顯著提高瀝青混合料的疲勞壽命。研究表明，在控制應(yīng)力的加載模式下，相對(duì)于混合料的最大疲勞壽命有一個(gè)最佳的瀝青用量。這個(gè)最佳瀝青用量不僅與礦料的級(jí)配有關(guān)，而且與集料的種類有關(guān)，通常與最大混合料勁度所需的最佳瀝青用量相當(dāng)。但在控制應(yīng)變的加載模式下，混合料的疲勞壽命會(huì)隨瀝青用量的增加而增大。因此，從疲勞壽命的角度出發(fā)，在保證高溫穩(wěn)定性的前提下，配合比設(shè)計(jì)的瀝青用量應(yīng)盡量用得大一些。

五、結(jié)論

當(dāng)前，我國(guó)瀝青路面普遍存在著不同程度的早期損壞，因此，施工中應(yīng)選用合適的瀝青，改善瀝青混合料性能，同時(shí)要采用正確的施工方法和養(yǎng)護(hù)方法，以提高瀝青路面的耐久性。