對(duì)鹽濕熱作用下瀝青粘結(jié)性能的探討

王定洪

摘要：本文通過(guò)水煮法實(shí)驗(yàn)，對(duì)南方沿海鹽濕環(huán)境下，瀝青與集料粘結(jié)性能影響因素進(jìn)行研究，結(jié)果表明鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降，SBS改性瀝青的粘附性稍?xún)?yōu)于基質(zhì)瀝青。

關(guān)鍵詞：沿海鹽濕;集料;石灰?guī)r;玄武巖;試驗(yàn);探討

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.009

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0031-03

0引言

我國(guó)北部灣沿海地區(qū)高溫、多雨、含鹽，屬于沿海鹽濕熱環(huán)境，該區(qū)域歷年來(lái)出現(xiàn)的極端最高氣溫多在36℃～42℃，極端最低氣溫一般在-2℃～0℃。在鹽濕熱環(huán)境下，道路瀝青混合料要求瀝青與集料具有良好的粘結(jié)性能，工程質(zhì)量才能得到保證。現(xiàn)該區(qū)域因?yàn)r青與集料粘結(jié)性能的原因，導(dǎo)致瀝青路面病害迅速發(fā)展情況比較突出，維修成本較高，因而在鹽濕熱環(huán)境下，對(duì)瀝青與集料粘結(jié)性能的研究有著重要意義。本文通過(guò)模擬鹽濕熱環(huán)境對(duì)不同集料進(jìn)行了粘結(jié)性能試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)瀝青與集料在沿海鹽濕熱環(huán)境下的粘結(jié)性能。

1鹽濕熱作用下，北部灣沿海地區(qū)瀝青路面病害概況

在鹽濕熱作用下，沿海地區(qū)已通車(chē)運(yùn)營(yíng)的高速公路瀝青路面病害中，絕大多數(shù)都是因?yàn)闉r青與集料間粘結(jié)性能不好產(chǎn)生的?？梢?jiàn)，研究在該環(huán)境下的瀝青粘結(jié)性能有重要意義。目前瀝青路面由于瀝青粘結(jié)問(wèn)題產(chǎn)生的典型病害主要有以下幾種形式：

（1）瀝青路面骨料松散、坑槽

這種病害主要是因?yàn)r青與集料間粘結(jié)強(qiáng)度不夠，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫，在水和車(chē)輛荷載作用下，骨料出現(xiàn)松散，車(chē)輛反復(fù)作用后，發(fā)生坑槽。

（2）瀝青路面網(wǎng)裂

這種病害主要是因?yàn)r青與集料間粘結(jié)力強(qiáng)度不夠，在瀝青干縮時(shí)形成裂縫后，在水的作用下，基層發(fā)生水損害，產(chǎn)生局部網(wǎng)裂。

（3）瀝青路面細(xì)集料脫落、露骨

這種病害產(chǎn)生的主要原因是瀝青與集料間粘結(jié)力強(qiáng)度不夠，在車(chē)輛作用下，細(xì)集料和部分骨料脫落形成。

可見(jiàn)，鹽濕環(huán)境下，研究瀝青和集料粘結(jié)性能，對(duì)處理路面病害有重要作用。

2沿海地區(qū)瀝青與集料粘結(jié)性能研究

沿海地區(qū)的公路建筑礦料原材，長(zhǎng)期處于沿海鹽濕環(huán)境下，未開(kāi)采的原材料表層或縫隙會(huì)有海鹽粒子的積累，同時(shí)，開(kāi)采破碎后的集料在堆放過(guò)程中也會(huì)受到含鹽雨霧等的侵蝕，經(jīng)過(guò)含鹽雨霧侵蝕過(guò)的礦料與瀝青的粘附性能是否會(huì)受到影響，可通過(guò)采用直觀的水煮法對(duì)經(jīng)過(guò)海水侵蝕過(guò)的集料進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

2.1試驗(yàn)集料選擇

瀝青與集料的粘附性首先決定于集料的化學(xué)成分，按照二氧化硅的含量可將集料分為酸性（SiO2含量>65%的石料）、基性（SiO2含量在52%～65%的石料）和堿性（SiO2含量<52%的石料）。

試驗(yàn)選用公路建設(shè)中最常使用的兩種礦料：石灰?guī)r和玄武巖。其中，石灰?guī)r主要成分為Ca0;玄武巖的主要成分為SiO2。表1是兩種典型石料的化學(xué)成分。

2.2試驗(yàn)方法及分類(lèi)

目前評(píng)價(jià)瀝青一集料粘附性的方法相對(duì)較多，大體可以分為三類(lèi)：

（1）靜態(tài)剝落試驗(yàn)，包括粗集料的水煮法和細(xì)集料的水浸法;

（2）動(dòng)態(tài)剝落試驗(yàn)，包括瀝青與石料的低溫粘結(jié)性試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)沖刷水浸法試驗(yàn)等;

（3）化學(xué)分析試驗(yàn)，包括光電比色法、溶劑洗脫法和凈吸附法等。

試驗(yàn)采用水煮法進(jìn)行，按照瀝青種類(lèi)分為兩類(lèi)：

（1）基質(zhì)瀝青-集料粘附性的水煮法試驗(yàn);

（2）改性瀝青-集料粘附性的水煮法試驗(yàn)。

其中，靜態(tài)剝落試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)剝落試驗(yàn)分別分為3組試驗(yàn)進(jìn)行：第一組為對(duì)比組，集料裹覆瀝青后在純水中水煮;第二組為集料裹覆瀝青后在濃縮5倍的海水中水煮;第三組將集料在濃縮5倍的海水中浸泡24h后烘干，再與瀝青裹覆后在純水中水煮。其中，為了對(duì)應(yīng)研究瀝青混合料鹽濕熱循環(huán)加速試驗(yàn)，試驗(yàn)采用了濃縮5倍的海水對(duì)集料進(jìn)行浸泡。

2.3水煮法試驗(yàn)情況

試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2、表3）表明：海水中的鹽分會(huì)降低瀝青一集料的粘附性，加速瀝青從集料表面上的剝離;被海水浸泡過(guò)的集料，其與瀝青的粘附性大大降低;石灰?guī)r相對(duì)玄武巖與瀝青的粘附性在水環(huán)境中更好。SBS改性瀝青與集料的粘附性在水或海水侵蝕環(huán)境中均優(yōu)于基質(zhì)瀝青。雖然水煮法評(píng)價(jià)瀝青與集料的粘附性存在一定的主觀因素，但能直觀看出瀝青與集料經(jīng)過(guò)不同環(huán)境處理后其粘附性存在較大差異。

2.4結(jié)果分析

通常情況下，SBS改性瀝青與集料的粘附性?xún)?yōu)于基質(zhì)瀝青，這與第一組試驗(yàn)（純水水煮）有一致的結(jié)論。第二組試驗(yàn)（濃縮5倍的海水水煮）目的是研究未被海水侵蝕過(guò)的集料和瀝青裹覆后，受到沿海鹽濕環(huán)境侵蝕的情況下兩種瀝青一集料的粘附性，即鹽分沒(méi)有直接存在于瀝青一集料界面時(shí)，其在鹽濕環(huán)境中的粘附性。第二組試驗(yàn)結(jié)果表明，瀝青一集料的粘附性受沿海鹽濕環(huán)境的影響，有下降的趨勢(shì)，SBS改性瀝青的抗鹽蝕性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青。第三組試驗(yàn)（集料經(jīng)濃縮5倍的海水浸泡后純水水煮）用于評(píng)價(jià)海水鹽分存在于瀝青一集料界面時(shí)對(duì)其粘附性的影響，結(jié)果表明鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降，SBS改性瀝青的粘附性稍?xún)?yōu)于基質(zhì)瀝青。當(dāng)海鹽已附著在集料表面時(shí)，再與瀝青裹覆，集料的表面活性發(fā)生變化，且在集料表面孔隙或縫隙處有結(jié)晶鹽殘留，形成“集料一海鹽一瀝青”兩個(gè)界面，而海鹽是一種力學(xué)脆弱的結(jié)晶或粉末固體，形成瀝青一集料中間的軟弱夾層，極大地影響了瀝青一集料的粘附性。因此，為了保證瀝青一集料的粘附性，應(yīng)避免集料受海鹽的侵蝕。

3結(jié)語(yǔ)

本文采用水煮法，對(duì)我國(guó)南方沿海地區(qū)鹽濕熱環(huán)境進(jìn)行了模擬，對(duì)兩種瀝青和兩種集料進(jìn)行粘附性試驗(yàn)。結(jié)果表明，鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降，SBS改性瀝青的粘附性稍?xún)?yōu)于基質(zhì)瀝青。在工程實(shí)際中：（1）盡可能不用沿海地區(qū)集料;（2）應(yīng)對(duì)運(yùn)輸?shù)窖睾９さ氐募献龊梅雷o(hù)和盡快使用，使較少海鹽附著在集料表面，提高瀝青與集料粘附性;（3）要用改性瀝青，提高粘附性。