瀝青與集料的粘附性能探討

闕瑜

（南充職業技術學院，四川 南充 637000）

瀝青混凝土路面會受到交通超載負荷、天氣狀況、季節潮濕、施工工藝、材料質量、配合比等因素的不同程度影響，其中但最常見的影響因素是水和礦料的腐蝕作用。通過長期公路瀝青砼路面破壞的情況得知，破壞根源是礦料與瀝青之間粘附性低。

粘附性是瀝青混凝土一個重要的工程特性指標。瀝青混凝土的穩定性和強度都基本建立在瀝青和集料之間的粘結力和骨料之間的嵌擠作用。在雨水與行車輪胎形成的負壓作用下，粘結力不足很快就會導致瀝青混凝土中的瀝青和骨料分離，根據瀝青路面早期破壞的成因分析可知，不同地區、不同季節的破壞，都是水毀，分析其本質原因就是瀝青和骨料之間的粘附力變低并在水壓沖擊下造成。

1 消石灰抗剝落原理

瀝青與集料的粘附粘結力的本質是這兩種材料的界面離子的親和力也就是分子引力和表面張力，尤其取決于兩種物質的表面電荷以及由此產生的引力。因此，各種抗剝離措施，就是通過添加劑企圖使集料四周的表面覆蓋一層堿性電離層，讓酸性的瀝青能與集料有更強的結合性，以此達到提高瀝青和集料粘結力。

正是由于少量羧酸與亞楓在瀝青中以游離態存在，所以瀝青呈弱酸性，這兩種物質比較容易附著在集料的表面，但是當水分子介入后，由于水分子是極性很強的物質，其比瀝青更容易與集料表面離子結合，使得瀝青就從集料表面脫落了，石灰石的成分是（CaCO2），高溫后得到生石灰了（CaO），加水消解后得到（Ca（OH）2），它是一種強堿，而一般石灰石礦粉是弱堿性。強堿屬性的氫氧化鈣與瀝青中的酸類物接觸后，會發生化學反應，鹼土為化學反應的生成物，這種生成物具有比水更強的吸附力，其可牢固的粘附在集料表面上，而且穩定性也很好，所以瀝青就不會從顆粒物上剝落了，耐久性、穩定性都大大提高了。

要提高瀝青與骨料之間的粘附性，一般來說，有三種措施：（1）使用高質量集料；（2）使用針入度較小的瀝青；（3）外加劑。

1.1 高質量集料

通常情況下，花崗巖、石英巖等酸性巖石與瀝青粘附性差，在水的作用下造成瀝青脫落，骨料松散等水害形破壞，而石灰石等堿性骨料與瀝青的粘附性能較好能夠滿足工程性能。

1.2 針入度較小瀝青

常用的瀝青為70號和90號瀝青，針入度分別為60—80和80—100，根據經驗，由于我國地域遼闊，緯度跨域較大，南北溫度差異較大，南方由于離赤道更近溫度較高，該地區宜選用針入度為70號的瀝青，北方由于離赤道更遠溫度較低，該地區寒冷地區宜選用針入度為90號的瀝青，根據交通量的大小再選用瀝青等級，重交通宜選擇A級瀝青。

1.3 外加劑

常用的外加劑是有機類和無機類兩種，一種是消石灰外加劑，另一種是高分子化學外加劑，使用有機高分子化學外加劑的長期穩定性較差，使用幾年后性能衰減明顯。

在我國長期實踐中，石灰石粉末被作為填料加入到瀝青混凝土中已被廣泛使用，根據（公路瀝青路面施工技術規范）中有以下規定“當用于高速公路、一級公路的石料為酸性石料時，宜使用針入度較小瀝青，并采用下列抗剝離措施。”

（1）用干燥的磨細消石灰作為調料的一部分重量宜控制在1.5%-2%；（2）在瀝青中添加剝離劑；（3）將粗集料用石灰漿處理后使用。

由于有機高分子化學外加劑價格較貴，會增加瀝青混凝土的造價，消石灰是無機物，不存在耐熱性或長期效果的問題因此，工程施工都采用在瀝青混凝土中摻加適量的消石灰，這樣不僅滿足了使用要求也降低了工程造價成本。

2 消石灰的選用

為確保消石灰的作用，必須對消石灰質量進行嚴格控制，消石灰的消解程度和最大粒徑是控制的重點和難點，消石灰顆粒與粗越不利于與瀝青混合料的拌和，因此，為了更好發揮消石灰與瀝青的粘結力，消石灰顆粒應有90%以上能通過0.075mm的篩選孔，如果消石灰中有未完全消解的生石灰，在雨水的作用下將給瀝青路面帶來嚴重的質量隱患，特別是南方多雨季節必定造成水毀，消石灰質量進行嚴格控制尤為總要，確定其完全消解后方可投入生成使用。

3 消石灰的拌和

如何采用使消石灰能均勻的分布在集料表面對消石灰拌和工藝來說是非常重要的，直接影響消石灰的作用效果，分布越均勻瀝青混合料抗水損害能力越強。

消石灰的拌和工藝總的說來就兩種，與瀝青預先拌和處理是一種，與集料預先拌和是另一種。第一種方法就是將消石灰作為改性劑與基質瀝青均勻拌合后改成瀝青膠漿（堿性的消石灰中和瀝青中的酸性物質），然后瀝青膠漿再與集料在瀝青混凝土拌合樓中進行最終出料拌和。第二種方法就是將消石灰直接和集料預先進行拌和，讓消石灰粉末均勻覆蓋在集料的表面后，再加入瀝青混凝土拌合樓中進行高溫拌和，這種工藝也叫做干摻法。干摻法按照摻加工藝又可以分為兩種：另一種是間接干摻法。即在生產礦粉時按照一定的比例將消石灰加入到礦粉中，這種方法適合大規模的工業化生產，而且能比較準確計量消石灰的摻量。另一種是直接干摻法。直接干摻法是在生產瀝青混凝土時，在拌和廠將消石灰直接加入到拌和樓里與集料一起拌和。

4 結論

總之，消石灰在瀝青混凝土內部，即集料和瀝青之間的界面上，一方面與瀝青的羧酸反應，一方面牢牢吸附瀝青，在長期作用過程中，就算瀝青路面有水浸入，它不但不會被毀掉，而是與水和空氣發生化學反應形成更加堅固的穩定的碳酸鈣，穩定的碳酸鈣包裹集料使得瀝青和集料的粘附力更加穩固，因而消石灰具有長期的使用性能，而一般的有機抗剝落劑會隨著使用時間的延長，作用效果會衰減的弊端。

摻加消石灰的瀝青混合料在瀝青混凝土抗剝離性能有顯著提高，特別適用于部分重交通、多雨、高寒地區使用，值得推廣應用，建議施工時采用間接干摻法。此外，經消石灰處理后的集料應立即使用。