抗剝落劑對(duì)瀝青路面性能影響

涂蓉

摘 要：隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，軸載越來(lái)越大，交通量越來(lái)越大，因而對(duì)瀝青路面的強(qiáng)度和耐磨性要求也越來(lái)越高，為了適應(yīng)現(xiàn)代交通的發(fā)展，瀝青路面的工程實(shí)踐中越來(lái)越多地選用酸性石料作為混合料的骨料，而酸性石料與瀝青之間粘附性、水穩(wěn)性較差，為了彌補(bǔ)這種不足，摻加抗剝落劑是提高酸性石料與瀝青之間粘附性最常用且高效的方法。

關(guān)鍵詞：瀝青 抗剝落劑 混合料 使用性能

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（b）-0047-02

1 認(rèn)識(shí)瀝青路面水損壞現(xiàn)狀

瀝青路面水損壞問(wèn)題的本質(zhì)是瀝青膠漿與集料在交通荷載、環(huán)境老化、動(dòng)水壓力作用下的粘附能力下降，三者對(duì)路面的破壞又相互促進(jìn)，其中交通荷載和動(dòng)水壓力的影響尤其顯著。瀝青路面水損壞是高溫多雨地區(qū)高速公路最常見(jiàn)的早期病害之一，嚴(yán)重地影響了路面的外觀和行車(chē)舒適度，而且水損壞會(huì)反復(fù)發(fā)生，造成了大量的養(yǎng)護(hù)和維修工作，經(jīng)濟(jì)上也帶來(lái)了越來(lái)越多的代價(jià)，瀝青路面的水損害破壞已經(jīng)向我們敲起了警鐘，它已經(jīng)成為我國(guó)高速公路瀝青路面破壞的一種主要模式，急需研究者們拿出更為可行的措施來(lái)解決這一問(wèn)題。

2 抗剝落劑使用性能評(píng)價(jià)

瀝青路面的水損害主要原因是瀝青膜從集料表面剝落下來(lái)，原因是水分浸入到瀝青與集料界面上，而后在車(chē)輛荷載的作用下，瀝青的膠粘作用變?nèi)?，失去瀝青原本的作用，尤其是現(xiàn)在公路交通軸載越來(lái)越大，加速了這一現(xiàn)象的發(fā)生。那么，從原理推及解決預(yù)防途徑，主要從以下兩方面來(lái)做：

（1）防止或減少水分進(jìn)入瀝青混合料內(nèi)部，侵入到瀝青與集料的界面中去。

（2）提高瀝青與集料的粘附性，提高集料之間的粘結(jié)力。

而摻加瀝青抗剝落劑可以從這兩方面著手預(yù)防

2.1 瀝青與集料間粘附性原理

（1）瀝青與礦料之間存在物理吸附作用，按照機(jī)械粘附理論，礦料與瀝青之間粘附性的大小取決于瀝青在礦料表面的吸附、滲透和毛細(xì)作用，瀝青在礦料表面的鋪展程度對(duì)瀝青路面抗水損能力有很大影響；抗剝落劑可使瀝青混合料的水穩(wěn)性提高，原因是抗剝落劑是一種表面活性劑，它可以改善瀝青在礦料表面的鋪展程度，從而使瀝青牢牢地與集料粘附，瀝青與集料間不容易侵入水分，同時(shí)瀝青與集料間的粘結(jié)力也更強(qiáng)。

（2）瀝青與礦料之間還存在化學(xué)吸附，粘附性在一定程度上主要靠這種化學(xué)吸附，瀝青中的酸性成份與堿性礦料表面的堿性活性中心發(fā)生反應(yīng)，所以堿性礦料與瀝青的粘附性較好。酸性礦料與礦料間缺乏這種化學(xué)反應(yīng)，所以粘附性差。這種化學(xué)反應(yīng)，主要是因?yàn)闉r青與礦料之間存在著較大的極性差別，抗剝落劑具有特殊的端基結(jié)構(gòu)，一端為非極性的碳?xì)滏溕烊霝r青中；另一端為帶正電的胺基堿中性基團(tuán)，它可與酸性礦料表面負(fù)電中心反應(yīng)，這樣，抗剝落劑就在瀝青與酸性礦料表面之間起到了橋梁作用，將瀝青與酸性礦料拉在一起，從而提高瀝青與酸性礦料的粘附性。因此，抗剝落劑的橋梁作用是改善瀝青與酸性集料間粘附性的主要原因。

2.2 抗剝落劑與路面抗水損能力

2.2.1 瀝青混凝土水穩(wěn)定性的影響因素研究

針對(duì)抗剝落劑的作用原理，考慮采用動(dòng)水壓力試驗(yàn)和瀝青與粗集料粘附性試驗(yàn)兩種方法，從不同角度評(píng)價(jià)瀝青混凝土的水穩(wěn)定性，從而對(duì)比研究出抗剝落劑對(duì)瀝青混凝土水穩(wěn)定性改善的程度，為挑選抗剝落劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，進(jìn)而驗(yàn)證抗剝落劑改善粘附性與水穩(wěn)定性間的相關(guān)關(guān)系。

（1）試驗(yàn)分析不同空隙率、不同瀝青類(lèi)型的瀝青混凝土試件的劈裂強(qiáng)度隨動(dòng)水沖刷時(shí)間變化的規(guī)律。

（2）分析空隙率、瀝青類(lèi)型、碎石石質(zhì)和抗剝落措施對(duì)瀝青混凝土抗水損壞性能的影響。

（3）考慮到瀝青和瀝青膠漿的粘度對(duì)粘附性具有較大的影響，全部在100℃的試驗(yàn)條件下評(píng)價(jià)粘附性存在不合理之處，設(shè)計(jì)特殊粘附性試驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型瀝青或膠漿的粘度試驗(yàn)確定在相當(dāng)?shù)恼扯认略囼?yàn)需要采用的溫度，可用布氏粘度計(jì)或DSR進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（4）設(shè)計(jì)密閉的高溫水煮裝置，針對(duì)瀝青與粗集料的高溫特殊粘附性進(jìn)行研究，比較采用不同類(lèi)型瀝青、抗剝落、瀝青膠漿對(duì)不同性質(zhì)碎石的粘附性。

2.2.2 添抗剝落劑后水損壞能力提高原理

在瀝青中添加液體抗剝落劑，顯著改善瀝青與集料間的粘附性，從而使殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果提高很多，凍融劈裂試驗(yàn)?zāi)M路面經(jīng)歷反復(fù)多次的季節(jié)變化，從而驗(yàn)證，無(wú)論是短期的一個(gè)雨季，還是長(zhǎng)期的經(jīng)過(guò)幾個(gè)季度的凍融，都顯示比較好的效果。

2.3 抗剝落劑對(duì)瀝青混合料其他性能的影響

試驗(yàn)表明抗剝落劑能改善瀝青路面抗水損壞能力，但如果僅從這一個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)瀝青抗剝落劑的性能，顯然是不全面的，如果這種抗剝落劑在改善瀝青與集料的粘附性上表現(xiàn)優(yōu)良，卻極大降低了路面的其他性能，此種情況對(duì)工程實(shí)際運(yùn)用肯定是不利的。所以在對(duì)抗剝落影響路面使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)全面的考查它對(duì)瀝青混合料各種性能的影響，結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素，綜合評(píng)價(jià)。

（1）馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)。

浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)常用來(lái)檢驗(yàn)瀝青混合料受水損害時(shí)抵抗剝落的能力。比較各種不同配制試件殘留穩(wěn)定度改變值，再與規(guī)范值進(jìn)行對(duì)比，分析出規(guī)律。

（2）車(chē)轍試驗(yàn)。

車(chē)轍試驗(yàn)方法結(jié)果直觀，與實(shí)際瀝青路面的車(chē)轍相關(guān)性好，我國(guó)《公路工程瀝青和瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》也選用其測(cè)定瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力，并作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的輔助性檢驗(yàn)。研究出最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較他們各自的動(dòng)穩(wěn)定度提高情況，試驗(yàn)溫度常常選擇60℃，充分模擬夏季路面溫度。

（3）彎曲疲勞試驗(yàn)。

為了比較兩種集料瀝青混合料的疲勞性能和加入的抗剝落劑對(duì)其作用，常選擇0.2、0.3、0.4和0.6四個(gè)應(yīng)力水平進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，研究其疲勞壽命增加情況。

（4）彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)。

瀝青混合料小梁彎曲試驗(yàn)通常用來(lái)測(cè)定瀝青混合料在規(guī)定溫度和加載速率時(shí)彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)，評(píng)價(jià)其常溫、低溫抗彎曲性能。

（5）彎曲蠕變?cè)囼?yàn)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出蠕變?nèi)崃亢腿渥兯俾剩容^規(guī)范要求的蠕變速率，評(píng)價(jià)抗剝落劑對(duì)瀝青路面低溫抗縮裂能力的影響。

（6）凍斷試驗(yàn)。

在低溫時(shí)，瀝青混凝土具有彈性材料特性。當(dāng)溫度下降時(shí)就會(huì)引起混凝土體積收縮，收縮的趨勢(shì)將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，隨著溫度不斷降低，溫度應(yīng)力增大，當(dāng)此應(yīng)力大于等于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青路面就產(chǎn)生裂縫。所以用凍斷試驗(yàn)檢驗(yàn)瀝青混凝土在低溫時(shí)的凍斷溫度和斷裂應(yīng)力。

根據(jù)“八五”研究成果可知瀝青路面抗裂性能與凍斷溫度的相關(guān)關(guān)系最好，與凍斷應(yīng)力也有較好的關(guān)系。試驗(yàn)檢驗(yàn)凍斷應(yīng)力變化情況。

（7）短長(zhǎng)期老化后瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)。

按照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ052—2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》之T0734—2000熱拌瀝青混合料加速老化方法進(jìn)行完老化試驗(yàn)，然后再進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。

3 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析

（1）實(shí)驗(yàn)表明，使用瀝青抗剝落劑的瀝青路面，早期水損現(xiàn)象至少推遲1～2年出現(xiàn)，可推遲養(yǎng)護(hù)費(fèi)用投入的時(shí)間，從而節(jié)約費(fèi)用。

（2）使用瀝青抗剝落劑的路面可以使用酸性石料，而一些酸性石料又表現(xiàn)出非常好的耐磨性，不僅滿(mǎn)足了路面密水、平整的要求，而且具有大的構(gòu)造深度、良好的抗滑性能和路面排水性能。極大地減少交通事故發(fā)生，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（3）由于可以使用酸性石料，像一些花崗巖等酸性石料產(chǎn)區(qū)，可以就地取材，減少大量的石料運(yùn)輸費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以得出如下結(jié)論，抗剝落劑可提高瀝青對(duì)酸性、中性、堿性礦料的粘附性能，對(duì)酸性集料的粘附性改善更有顯著。由于粘附性得到提高，從而改善路面的抗水損能力，同時(shí)采用優(yōu)質(zhì)抗剝落劑，提高抗剝落劑的耐高溫性能，使瀝青老化前后性能影響不大，甚至有所提高，提高抗水損能力的基礎(chǔ)上，還提高瀝青混合料各方面的性能，高溫車(chē)轍，低溫開(kāi)裂，疲勞耐久性方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。在石料的選用上，可以就地取材，節(jié)省瀝青路面造價(jià)，而對(duì)水穩(wěn)定性的提高，推遲早期水損，又能節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，綜合考慮使用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從各方面影響瀝青路面經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

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