瀝青混合料水穩(wěn)定性研究

許守根

【摘要】影響瀝青混合料水穩(wěn)定性的因素有很多，包括瀝青粘度、集料性質(zhì)、級(jí)配種類、添加劑性質(zhì)等等，根據(jù)工程實(shí)際，采用合理的試驗(yàn)進(jìn)行論證分析是施工過(guò)程中的重要內(nèi)容之一。

【關(guān)鍵詞】瀝青混合料；水穩(wěn)定性；試驗(yàn)

目前，瀝青混合料水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法可大致分為兩類：一類評(píng)價(jià)集料和瀝青之間的粘附性，主要是將未經(jīng)壓實(shí)的松散瀝青混合料浸于水中（常溫或沸水）一段時(shí)間后，主觀評(píng)價(jià)或利用儀器檢查集料裹覆瀝青膜的剝蝕程度，并據(jù)此作為判定混合料水穩(wěn)定性的依據(jù)。這類方法以水煮法、浸水法和光電分光度法為代表。另一類評(píng)價(jià)方法是檢驗(yàn)壓實(shí)成型后的瀝青混合料試件整體對(duì)水的抗剝落能力，主要方法是將瀝青混合料試件或芯樣置于一定水侵蝕環(huán)境條件下，以某些物理力學(xué)指標(biāo)的衰變程度來(lái)表征混合料的水穩(wěn)定性。這類方法有馬歇爾試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)，以及洛特曼方法等。下面先對(duì)評(píng)價(jià)集料和瀝青之間的粘附性的幾種實(shí)驗(yàn)方法做出比較。

1、集料與瀝青粘附性試驗(yàn)

1.1材料

玄武巖是修理公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)跑道所用石料中最好的材料，具有硬度大、抗壓性強(qiáng)、抗滑系數(shù)大、耐磨性性好、壓碎值低、抗腐蝕性強(qiáng)、與瀝青粘附性好、吃水量少、導(dǎo)電性能差等優(yōu)點(diǎn)，并被國(guó)際認(rèn)可，是發(fā)展鐵路運(yùn)輸及公路運(yùn)輸最好的料源。

凝灰?guī)r：凝灰?guī)r是一種火山碎屑巖，其組成的火山碎屑物質(zhì)50%以上的顆粒直徑小于2毫米，成分主要是火山灰。凝灰?guī)r是一種常用的建筑材料，常用做公路建設(shè)筑路材料，凝灰?guī)r二氧化硅含量較少，是一種典型的堿性巖石。

花崗巖：花崗巖石巖漿在地下深處經(jīng)冷凝而形成的深層酸性火成巖，花崗巖與玄武巖都是巖漿巖，不同的是在巖漿噴發(fā)的時(shí)候，花崗巖是地下部分，在高壓下形成，質(zhì)地比噴出地表后形成的玄武巖嚴(yán)密的多，因此很堅(jiān)硬。

瀝青與礦料的粘附性的強(qiáng)弱，不僅與瀝青和集料的性質(zhì)有關(guān)，而且當(dāng)兩者結(jié)合時(shí)，尚與其界面層的性質(zhì)及接觸面積有很大關(guān)系，即不僅研究二者粘附性要研究礦料性質(zhì)和瀝青性質(zhì)，還要研究二者的相互作用；本節(jié)按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011中 T 0616-1993 瀝青與粗集料的粘附性試驗(yàn)方法來(lái)研究本論文采用的三種集料玄武巖、凝灰?guī)r、花崗巖與瀝青的粘附性等級(jí)。

1.2試驗(yàn)方法

評(píng)價(jià)瀝青與集料粘附性的方法有很多，最簡(jiǎn)單就是將浸在瀝青中的石子拿出來(lái)放入水中，觀察瀝青從石子表面脫落的情況，進(jìn)而判斷粘附性的優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)外常用的幾種方法，包括水煮法、水浸法、光電比色法、攪動(dòng)水凈吸附法等。鑒于試驗(yàn)室條件限制，本研究只能采用我國(guó)規(guī)范規(guī)定的水浸法來(lái)進(jìn)行評(píng)定。

用于測(cè)試最大粒徑不超過(guò)13.2mm的集料粘附性。通過(guò)將裹滿瀝青的石子放于80℃的靜水中一定試件，然后觀察剝落情況。具體步驟：

a）用四分法取100g 9.5～13.2mm這檔料，放于高出瀝青拌合溫度5℃的烘箱中一個(gè)小時(shí)

b）稱取瀝青5.5g±0.2g，放入小型拌合容器，再放入同一烘箱加熱15min

c）將集料加入小型拌合容器，充分拌合，然后取出20個(gè)裹滿瀝青的石子，用鏟子放到玻璃板上擺開(kāi)，并室溫冷去一個(gè)小時(shí)

d）連同玻璃板一起放入80℃±1℃的水中，保持30分鐘

e）輕輕取出玻璃板，放入冷水中，肉眼仔細(xì)觀察石子表面瀝青剝落情況，由兩名以上經(jīng)驗(yàn)豐富人員分別觀察評(píng)定剝離程度，最后取平均值。

這種方法優(yōu)點(diǎn)就是方法簡(jiǎn)便，結(jié)果直觀；水溫恒定，脫離人為因素；缺點(diǎn)就是靜水條件缺少?zèng)_刷效果，模擬性差些；另外最終結(jié)果評(píng)定還是靠人為主觀評(píng)測(cè)，這樣仍存在一定影響。

研究瀝青混合料采用了添加劑抗車轍劑所以還進(jìn)行了集料與添加抗車轍劑的瀝青的粘附性試驗(yàn)，最終按照規(guī)范由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的試驗(yàn)人員綜合評(píng)定，將最終結(jié)果匯總于下表1。

2、試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示玄武巖與瀝青粘附性最好，等級(jí)為5，最差的是花崗巖，從巖石的酸堿性上可以解釋這種現(xiàn)象，花崗巖組成中二氧化硅含量比較高，屬于酸性石料，石料硅鋁含量比較會(huì)表現(xiàn)出一種親水憎油的特性，正是這種特性導(dǎo)致花崗巖等酸性石料組成的瀝青混合料容易受到水損害，水進(jìn)入都集料表面因?yàn)樗嵝约系挠H水憎油性質(zhì)會(huì)選擇性水置換瀝青膜，從而導(dǎo)致所謂的水損害。凝灰?guī)r屬于一種中性偏弱酸的巖石，所以它的粘附性略差于玄武巖，但優(yōu)于花崗巖。所以公路工程上一般不選用花崗巖一類的酸性石料，但是有時(shí)候限于資源分布、運(yùn)輸成本等條件制約，不得不采用這類集料，但是使用之前必須采取補(bǔ)救措施即添加外加劑，這里我們看到集料與添加抗車轍劑的瀝青粘附性結(jié)果中，花崗巖的粘附性明顯改善達(dá)到了4級(jí)已經(jīng)滿足了工程技術(shù)要求，其實(shí)這是因?yàn)榭管囖H劑熔化后一部分以離散狀態(tài)均布凝固在瀝青中形成一種固化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了瀝青的粘稠度，還有一部分車轍劑粘附在石料表面形成瀝青集料之間的一個(gè)搭接板，產(chǎn)生很大的粘結(jié)力，減少了集料的水損害。

3、總結(jié)

總結(jié)以上內(nèi)容，對(duì)于瀝青混合料水穩(wěn)定性的研究，應(yīng)該遵守以下步驟：

首先，對(duì)集料對(duì)瀝青混合料的水損害影響程度做出分析：通過(guò)分析，得出不同集料該如何應(yīng)對(duì)瀝青混合料的水損害，從而指導(dǎo)工程具體應(yīng)用，盡量可以就地取材，減少投資，節(jié)約成本。

其次對(duì)級(jí)配對(duì)瀝青混合料的水損害影響程度做出分析：不同級(jí)配具有不同的路用工程，應(yīng)用于不同的具體情況，所以廣義來(lái)講，級(jí)配并沒(méi)有絕對(duì)的好壞，本文我們只是從水損害角度來(lái)探討不同級(jí)配對(duì)水破壞前后的反應(yīng)程度。

再次，通過(guò)以上分析對(duì)比，探究減少水損害的措施。

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