抗剝落劑對瀝青路面性能影響

涂蓉

摘 要：隨著現代交通的發展，軸載越來越大，交通量越來越大，因而對瀝青路面的強度和耐磨性要求也越來越高，為了適應現代交通的發展，瀝青路面的工程實踐中越來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、水穩性較差，為了彌補這種不足，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。

關鍵詞：瀝青 抗剝落劑 混合料 使用性能

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0047-02

1 認識瀝青路面水損壞現狀

瀝青路面水損壞問題的本質是瀝青膠漿與集料在交通荷載、環境老化、動水壓力作用下的粘附能力下降，三者對路面的破壞又相互促進，其中交通荷載和動水壓力的影響尤其顯著。瀝青路面水損壞是高溫多雨地區高速公路最常見的早期病害之一，嚴重地影響了路面的外觀和行車舒適度，而且水損壞會反復發生，造成了大量的養護和維修工作，經濟上也帶來了越來越多的代價，瀝青路面的水損害破壞已經向我們敲起了警鐘，它已經成為我國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解決這一問題。

2 抗剝落劑使用性能評價

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，原因是水分浸入到瀝青與集料界面上，而后在車輛荷載的作用下，瀝青的膠粘作用變弱，失去瀝青原本的作用，尤其是現在公路交通軸載越來越大，加速了這一現象的發生。那么，從原理推及解決預防途徑，主要從以下兩方面來做：

（1）防止或減少水分進入瀝青混合料內部，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力。

而摻加瀝青抗剝落劑可以從這兩方面著手預防

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、滲透和毛細作用，瀝青在礦料表面的鋪展程度對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，同時瀝青與集料間的粘結力也更強。

（2）瀝青與礦料之間還存在化學吸附，粘附性在一定程度上主要靠這種化學吸附，瀝青中的酸性成份與堿性礦料表面的堿性活性中心發生反應，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反應，所以粘附性差。這種化學反應，主要是因為瀝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構，一端為非極性的碳氫鏈伸入瀝青中；另一端為帶正電的胺基堿中性基團，它可與酸性礦料表面負電中心反應，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 瀝青混凝土水穩定性的影響因素研究

針對抗剝落劑的作用原理，考慮采用動水壓力試驗和瀝青與粗集料粘附性試驗兩種方法，從不同角度評價瀝青混凝土的水穩定性，從而對比研究出抗剝落劑對瀝青混凝土水穩定性改善的程度，為挑選抗剝落劑進行實驗探索，進而驗證抗剝落劑改善粘附性與水穩定性間的相關關系。

（1）試驗分析不同空隙率、不同瀝青類型的瀝青混凝土試件的劈裂強度隨動水沖刷時間變化的規律。

（2）分析空隙率、瀝青類型、碎石石質和抗剝落措施對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粘附性具有較大的影響，全部在100℃的試驗條件下評價粘附性存在不合理之處，設計特殊粘附性試驗方法。通過對不同類型瀝青或膠漿的粘度試驗確定在相當的粘度下試驗需要采用的溫度，可用布氏粘度計或DSR進行實驗。

（4）設計密閉的高溫水煮裝置，針對瀝青與粗集料的高溫特殊粘附性進行研究，比較采用不同類型瀝青、抗剝落、瀝青膠漿對不同性質碎石的粘附性。

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，從而使殘留穩定度和凍融劈裂試驗結果提高很多，凍融劈裂試驗模擬路面經歷反復多次的季節變化，從而驗證，無論是短期的一個雨季，還是長期的經過幾個季度的凍融，都顯示比較好的效果。

2.3 抗剝落劑對瀝青混合料其他性能的影響

試驗表明抗剝落劑能改善瀝青路面抗水損壞能力，但如果僅從這一個方面來評價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優良，卻極大降低了路面的其他性能，此種情況對工程實際運用肯定是不利的。所以在對抗剝落影響路面使用性能進行評價時，應全面的考查它對瀝青混合料各種性能的影響，結合經濟因素，綜合評價。

（1）馬歇爾穩定度試驗。

浸水馬歇爾穩定度試驗常用來檢驗瀝青混合料受水損害時抵抗剝落的能力。比較各種不同配制試件殘留穩定度改變值，再與規范值進行對比，分析出規律。

（2）車轍試驗。

車轍試驗方法結果直觀，與實際瀝青路面的車轍相關性好，我國《公路工程瀝青和瀝青混合料試驗規程》也選用其測定瀝青混合料的高溫抗車轍能力，并作為瀝青混合料配合比設計的輔助性檢驗。研究出最后實驗結果，比較他們各自的動穩定度提高情況，試驗溫度常常選擇60℃，充分模擬夏季路面溫度。

（3）彎曲疲勞試驗。

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其作用，常選擇0.2、0.3、0.4和0.6四個應力水平進行小梁彎曲試驗，研究其疲勞壽命增加情況。

（4）彎曲強度試驗。

瀝青混合料小梁彎曲試驗通常用來測定瀝青混合料在規定溫度和加載速率時彎曲破壞的力學性質，評價其常溫、低溫抗彎曲性能。

（5）彎曲蠕變試驗。

通過實驗測出蠕變柔量和蠕變速率，比較規范要求的蠕變速率，評價抗剝落劑對瀝青路面低溫抗縮裂能力的影響。

（6）凍斷試驗。

在低溫時，瀝青混凝土具有彈性材料特性。當溫度下降時就會引起混凝土體積收縮，收縮的趨勢將產生溫度應力，隨著溫度不斷降低，溫度應力增大，當此應力大于等于混凝土抗拉強度時，瀝青路面就產生裂縫。所以用凍斷試驗檢驗瀝青混凝土在低溫時的凍斷溫度和斷裂應力。

根據“八五”研究成果可知瀝青路面抗裂性能與凍斷溫度的相關關系最好，與凍斷應力也有較好的關系。試驗檢驗凍斷應力變化情況。

（7）短長期老化后瀝青混合料的水穩定性試驗。

按照中華人民共和國行業標準JTJ052—2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》之T0734—2000熱拌瀝青混合料加速老化方法進行完老化試驗，然后再進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗。

3 經濟效應分析

（1）實驗表明，使用瀝青抗剝落劑的瀝青路面，早期水損現象至少推遲1～2年出現，可推遲養護費用投入的時間，從而節約費用。

（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出非常好的耐磨性，不僅滿足了路面密水、平整的要求，而且具有大的構造深度、良好的抗滑性能和路面排水性能。極大地減少交通事故發生，帶來巨大的經濟效益和社會效益。

（3）由于可以使用酸性石料，像一些花崗巖等酸性石料產區，可以就地取材，減少大量的石料運輸費用。

4 結語

通過上述分析可以得出如下結論，抗剝落劑可提高瀝青對酸性、中性、堿性礦料的粘附性能，對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，同時采用優質抗剝落劑，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上，還提高瀝青混合料各方面的性能，高溫車轍，低溫開裂，疲勞耐久性方面都有不錯的表現。在石料的選用上，可以就地取材，節省瀝青路面造價，而對水穩定性的提高，推遲早期水損，又能節約養護費用，綜合考慮使用的經濟價值，從各方面影響瀝青路面經濟效應。

參考文獻

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