集料含泥量對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性影響探究

程景芳

（中交一公局廈門(mén)工程有限公司，福建 廈門(mén)361021）

1 含泥量對(duì)水穩(wěn)定性的影響

集料特性與集料表層的潔凈程度會(huì)在很大程度上影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性，集料對(duì)水的吸附能力會(huì)極大地影響剝落問(wèn)題的產(chǎn)生概率。就瀝青而言，親水性集料吸附水的能力更強(qiáng)，而憎水性集料并無(wú)此種優(yōu)勢(shì)。集料表面的潔凈程度與集料、瀝青之間的黏附性之間有極大的關(guān)聯(lián)性。泥土、粉塵能夠有效隔離黏性瀝青，特別是泥土，若是遇水，或是泥土被水分浸潤(rùn)，就會(huì)使得瀝青剝落現(xiàn)象出現(xiàn)的概率提升。目前，瀝青混合料運(yùn)用的集料和其他行業(yè)存在嚴(yán)重的混雜現(xiàn)象，生產(chǎn)時(shí)也并未做到專(zhuān)項(xiàng)生產(chǎn)，此外，采集、運(yùn)輸及堆放期間還存在很多其他因素，因此會(huì)產(chǎn)生集料潔凈度不高的問(wèn)題。

含泥量與混合料水穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)性相對(duì)較大。而出現(xiàn)此種現(xiàn)象的根本原因還是泥土、灰塵等雜質(zhì)在集料表層覆蓋、包裹，這極大地影響了瀝青和集料間的黏結(jié)性。若是含泥量提升，泥土、灰塵等在集料表層實(shí)際裹覆的厚度就會(huì)提升，并導(dǎo)致瀝青膜及集料間的黏結(jié)力受到影響。此外，集料表層的黏土顆粒具備較強(qiáng)的吸水性，使得水的滲透更加便利，吸水之后出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象的概率相對(duì)較高，因此瀝青集料剝落的概率相對(duì)較高。根據(jù)相關(guān)報(bào)道可知，由于水分及溫度的影響，高塑性指數(shù)泥土?xí)?dǎo)致瀝青出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，并因此出現(xiàn)剝落問(wèn)題，若是泥土量相對(duì)較大，還會(huì)出現(xiàn)硬度及脆度提升的現(xiàn)象，導(dǎo)致路面損壞概率提升。因此，增加含泥量會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料的水穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的改變，并導(dǎo)致瀝青混合料的質(zhì)量降低。

若是含泥量相同，粗集料殘留穩(wěn)定性及劈裂程度相對(duì)于細(xì)集料明顯較大，并且由于含泥比例不斷提升，粗、細(xì)集料水穩(wěn)定性也會(huì)因此出現(xiàn)較大的變化；此外，細(xì)集料水穩(wěn)定性大小會(huì)因?yàn)楹嗔勘戎氐母淖兌@著改變，并且改變的程度相對(duì)于粗集料而言明顯較大。由此可見(jiàn)，細(xì)集料潔凈程度的高低會(huì)導(dǎo)致混合料水穩(wěn)定性產(chǎn)生變化，并且兩者之間的關(guān)系是正相關(guān)的，而相對(duì)于粗集料而言，細(xì)集料的敏感性也明顯較強(qiáng)。

含泥量會(huì)在一定程度上影響粗、細(xì)集料殘留的穩(wěn)定性，劈裂性也會(huì)因此受到較大影響，并且其改變的趨勢(shì)相對(duì)含泥量改變的趨勢(shì)而言明顯較緩。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)椋海?）針對(duì)凍融劈裂的影響因素進(jìn)行研究時(shí)，其條件控制非常嚴(yán)格，而浸水馬歇爾試驗(yàn)的條件就較為簡(jiǎn)單。在試驗(yàn)期間，針對(duì)瀝青混合料采取從負(fù)溫至高溫凍融的措施。負(fù)溫時(shí)，混合料縫隙內(nèi)水填充之后，因?yàn)樘幱诮Y(jié)冰狀態(tài)，體積會(huì)明顯提升，使得瀝青膜承受較大的壓力，而形成的凍漲力同樣會(huì)對(duì)混合料內(nèi)骨料嵌擠力產(chǎn)生影響【1】。（2）低溫時(shí)，瀝青脆性會(huì)明顯提升，塑性變形性能同樣會(huì)受到影響，明顯減弱，混合料水穩(wěn)定功能也因此受到極大的影響。（3）相較于浸水馬歇爾試驗(yàn)而言，凍融劈裂試驗(yàn)期間試件擊實(shí)的頻次較少，因此壓實(shí)度受到極大的影響，瀝青混合料水穩(wěn)定性也會(huì)因此出現(xiàn)弱化的現(xiàn)象。

2 瀝青混合料水穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

針對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)估的方式相對(duì)較多，靜荷載實(shí)驗(yàn)是一種使用頻率較高的方式；而動(dòng)荷載實(shí)驗(yàn)技術(shù)中主要是浸水車(chē)轍方法，主要是針對(duì)實(shí)際的施工環(huán)境進(jìn)行模擬。在上述技術(shù)中，凍融劈裂技術(shù)和施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、條件密切聯(lián)系，所需設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單，其接受度及認(rèn)可度也相對(duì)較高。

2.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)的參數(shù)主要是殘留穩(wěn)定度，并以此分析瀝青混合料的水穩(wěn)定性，殘留穩(wěn)定性越高，混合料水穩(wěn)定性則越強(qiáng)。根據(jù)浸水馬歇爾試驗(yàn)中所規(guī)定的條件可知，在設(shè)計(jì)泥土比重的時(shí)候，應(yīng)該按照1%～7%的粗集料質(zhì)量占比來(lái)設(shè)計(jì)，并且變化梯度為1%，摻水充分混均之后，采取烘干措施，并將其當(dāng)成馬歇爾試件制作的原材料。實(shí)驗(yàn)期間，試件分為2 組，每組試件數(shù)量都大于4 個(gè)。一組于60℃條件下，以水浴的方式進(jìn)行30～40min 的保溫處理，之后再進(jìn)行穩(wěn)定度的檢測(cè)；而另一組則于60℃條件下，同樣運(yùn)用水浴的方式進(jìn)行48h 保溫處理，之后再進(jìn)行檢測(cè)，并且分別將2 組殘留穩(wěn)定度數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。圖1 所示為不同含泥量和集料殘留穩(wěn)定性關(guān)系示意圖。

圖1 不同含泥量和集料殘留穩(wěn)定性關(guān)系

2.2 凍融劈裂試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)是特定情況下，以凍融循環(huán)方法處理瀝青混合料，并由此分析試件在浸濕之前與之后劈裂損壞現(xiàn)象產(chǎn)生的強(qiáng)度比TSR。基于此分析試件的水穩(wěn)定性，若TSR 較高，水穩(wěn)定性也相對(duì)較強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，完成試件制作處理工作之后，將試件分為2 組，并且每組數(shù)量都超過(guò)4 個(gè)。在平臺(tái)上放置第一組試件，于10～30℃的條件下暫時(shí)存儲(chǔ)；第二組接受浸水處理，在溫度為15～30℃的條件下浸水0.5h，隨后在壓強(qiáng)為0.09MPa的條件下，采取0.25h 的抽真空措施。緊接著在溫度為-18℃時(shí)，接受16h 的冷凍措施，之后在水槽中接受保溫措施，水槽內(nèi)的溫度控制為60℃，然后在25℃的條件下，以恒溫水浴的方式處理2h，最后進(jìn)行劈裂強(qiáng)度檢測(cè)。試驗(yàn)評(píng)估的關(guān)鍵性指標(biāo)是凍融劈裂強(qiáng)度比TSR，圖2 所示為不同含泥量時(shí)凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果。

圖2 不同含泥量時(shí)凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

2.3 黏附性試驗(yàn)

瀝青及集料黏附性試驗(yàn)主要運(yùn)用的方式是水浸。針對(duì)粗集料采取烘干措施，于粗集料內(nèi)加入規(guī)定密度的泥土，采取淋濕拌與烘干措施后備用；隨后加熱瀝青，溫度控制在150～160℃，有效混合粗集料，并且讓集料被瀝青充分包裹；在溫度恒定的水槽內(nèi)放置試件，時(shí)間為0.5h，并根據(jù)公式計(jì)算剝離百分率，用1～5 級(jí)分析瀝青與集料的黏附性情況，如圖3 所示為不同含泥量瀝青與集料的黏附性等級(jí)測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖3 不同含泥量瀝青與集料的黏附性等級(jí)測(cè)試數(shù)據(jù)

由圖3 可知，潔凈粗集料與瀝青兩者的黏附性明顯較強(qiáng)，含泥量的增加會(huì)導(dǎo)致瀝青黏附性出現(xiàn)明顯的等級(jí)降低問(wèn)題。

3 瀝青混合料中泥土污染解決策略

通過(guò)清潔集料，烘干處理之后備用，能夠使得現(xiàn)存問(wèn)題得到有效處理，但當(dāng)前并不能在我國(guó)有效推廣。因此，可以借助瀝青或是煤油進(jìn)行預(yù)處理，雖然這種方式會(huì)增加項(xiàng)目建設(shè)成本，但其能夠使得路面耐久性得到增強(qiáng)。因此，有效節(jié)省了路面養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，具備較大的運(yùn)用價(jià)值，并且可實(shí)施性較強(qiáng)。

針對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行研究得知，采取常規(guī)瀝青針對(duì)細(xì)集料進(jìn)行預(yù)處理，可以在較大程度上提升混合料水穩(wěn)定性。液體抗剝落劑是一種表面活性劑，運(yùn)用此種活性劑之后，瀝青表層張力會(huì)因此得到提升，表層潤(rùn)濕度同樣得到提高，瀝青及集料黏附效應(yīng)也得到強(qiáng)化。但集料內(nèi)的泥土?xí)沟脼r青及集料之間被隔離，而借助液態(tài)抗剝落劑，就不可能實(shí)現(xiàn)和集料之間的接觸，因此無(wú)法發(fā)揮原本的效果。在混合料中加入消石灰，使得集料內(nèi)出現(xiàn)離子交換、火山灰等反應(yīng)，在很大程度上影響泥土塑性特性【2】，泥土的凝結(jié)性也顯著增強(qiáng)，因此混合物的水敏感性也能顯著增強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混合料作業(yè)后，由于混合料內(nèi)存在水，再加上行車(chē)荷載及泥漿乳化的原因，瀝青膜剝落的概率相對(duì)較大，還容易出現(xiàn)混合料松散等問(wèn)題。瀝青路面在投入運(yùn)營(yíng)之后，通?？梢杂^察到坑槽的問(wèn)題，主要是由于收尾底腳集料內(nèi)的含泥量相對(duì)較高，而顆粒具有無(wú)豐富棱角且圓滑的特性，在烘干、篩分、除塵處理之后，也不能有效排除，因此集料表層會(huì)殘留粉塵，如此瀝青及集料兩者黏結(jié)性會(huì)出現(xiàn)明顯的弱化現(xiàn)象，這時(shí)要運(yùn)用相關(guān)手段進(jìn)行處理，進(jìn)而提升整體質(zhì)量。