浅析沥青混合料抗剥落性能

李春光

山东高速路桥集团，山东 济南 250000

沥青路面的早期损坏主要是水损坏，由于沥青面层存在孔隙，降水后路面结构层中有水分渗入，以及中央分隔带、超高段土路肩等部位都有水分侵入结构层中，造成水损坏。水在车轮的作用下产生动压力，从而对路面结构层造成损害，时间长了就会出现坑槽，在裂缝处还会出现唧泥现象。沥青路面的水损害固然与路面空隙大造成的严重渗水有关，但是如果沥青与骨料能够紧密的结合而不剥落，则即使路面渗水也不会造成严重的破坏以及影响路面的使用寿命。

为了防止路面早期的水损坏，国内外对透水基层（即柔性基层）进行了研究与应用，但是这只是一种疏导方法，不能从根本上解决沥青路面的水损害问题。当水分通过沥青路面的空隙渗入路面中，沥青路面内部实际上是长时间处于潮湿状态的，如果沥青与集料粘附性不良，剥落也就是不可避免的。可见沥青路面早起水损坏的根本原因还是沥青与骨料的粘附性不良，由此影响了沥青路面的抗剥落性能。因此，要防止或减轻沥青混凝土路面的水损坏，最有效、最根本的办法是提高沥青与集料的粘附性。本文结合我部工程的实际情况分析下如何提高沥青混合料的抗剥落性能。

安哥拉社会住房项目位于安哥拉首都罗安达以南Kilamba Kiaxi地区，用地南北长约1.8km，东西宽约5km，呈长方形，总用地面积约9.06km2。一期工程的市政道路设计为，主干路和次干路采用AC-20C和AC-13C两层沥青混凝土，支路采用AC-16C一层沥青混凝土。由于为了节约成本，沥青结构层厚度最薄只有3cm，这也就对沥青混凝土的质量提出了更高的要求。并且安哥拉当地所产石料多为花岗岩、石英岩等偏酸性石料，石料中含有大量的晶体、云母。我部多次对当地石料场生产的沥青混合料用碎石进行了沥青粘附性试验，试验结果为粘附性三级（粘附性分五级，五级为最好），刚刚达到规范要求。

碎石与沥青粘附性不良，容易影响沥青混合料的抗剥落性能，大大减少沥青路面的使用年限。出现这种情况的主要原因：沥青是由沥青质、胶质、饱和酚和芳香酚组成的高分子化合物，沥青中存在沥青酸带有负电荷。碎石分为酸性、中性和碱性石料，酸性石料通常带有负电荷，碱性石料通常带有正电荷。当碱性石料中的阳离子与沥青酸发生化学反应生成沥青酸盐，形成化学吸附。酸性石料与沥青间只发生物理吸附，而化学吸附作用力远大于物理吸附作用力。国内沥青混合料采用碎石多为偏碱性的石灰岩以及中性的玄武岩等。

对于以上情况我部进行了大量的分析试验以及对比试验。首先对当地产石料按AC-20C试验配比在试验室内加沥青拌合，制作马歇尔试件，进行48小时残留稳定度试验室。试验结果如下：

试验组号 稳定度（kN）残留稳定度（kN）残留稳定度比（%）1 10.20 9.38 922 10.88 9.90 91

试验结果符合规范和设计的要求，但在实际的试验路铺设过程中，沥青混合料仍出现了局部的剥落现象，出现这种情况一方面说明当地的沥青质量可能存在问题，另一方面也说明室内的残留稳定度试验并不能完全反映出沥青混合料的抗剥落性能。

鉴于以上情况，经认真分析，认为解决办法如下：

方法一：在沥青中参加耐热、耐水、长期性能好的含磷羟基的抗剥落剂，其高温稳定性好，与酸性石料容易形成化学吸附，能有效的提高沥青混合料的抗剥落性能及耐久性，具体掺量可按照产品说明使用或通过沥青混合料的水稳定性试验确定，一般为沥青用量的0.5%。假设抗剥落剂掺量为沥青的0.5%，每吨沥青混合料成本需增加3美元左右。

方法二：在沥青混合料中掺加消石灰或者水泥作为填料替代部分矿粉，减小集料亲水性。掺加量一般为矿粉用量的40%或者可根据沥青混合料的水稳定性试验确定。安哥拉当地消石灰产量非常少，但是水泥取材却非常的方便。该方法在施工过程中操作简便，添加的材料容易获取。假设水泥掺量为矿粉的40%，每吨沥青混合料成本需增加3.5美元左右。

方法三：生产矿粉采用碱性石料生产，以提高沥青与骨料的吸附性能。但此方法需用碱性石料当地产量不足。

综合考虑，我部决定采用方法一、二进行残留稳定度以及试验路铺筑的对比试验，以检验实际的使用效果。其中室内残留稳定度试验结果汇总如下表：

试验样品 稳定度（kN）残 留 稳 定 度 残留稳定度比（kN）（%）不含任何外加剂 10.20 9.38 92沥 青 中 掺 加 11.27 10.71 950.5%抗剥落剂矿粉中用水泥替 10.98 10.54 96代40%

以上试验结果表明，掺加外加剂或者及水泥不仅能提高稳定度，也能提高残留稳定度比，效果明显。接下来我部对0.5%的掺量添加抗剥落剂和用水泥替代40%矿粉分别进行了试验路试验，在试验路铺设完毕并正常通车的两个月时间里，未出现任何的沥青剥落现象。

综上所述，在沥青混合料中添加高效的抗剥落剂或者水泥，不仅能有效的提高沥青与酸性集料的粘附性，同时也提高了沥青混合料的抗剥落性能和增加抗水损害能力，从而达到延长沥青混凝土路面寿命的目的。因此，各工程可以根据自身项目成本分析以及取材难易度情况，在沥青混凝土路面的施工中积极使用这两种材料。

[1]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范（JTG F40－2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2]姜志青主编.道路建筑材料.北京：人民交通出版社，2003.

[3]杨云芳主编.公路建筑材料.北京：人民交通出版社，1999.