對鹽濕熱作用下瀝青粘結性能的探討

王定洪

摘要：本文通過水煮法實驗，對南方沿海鹽濕環境下，瀝青與集料粘結性能影響因素進行研究，結果表明鹽分進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優于基質瀝青。

關鍵詞：沿海鹽濕;集料;石灰巖;玄武巖;試驗;探討

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.009

文章編號：1673-4874（2019）08-0031-03

0引言

我國北部灣沿海地區高溫、多雨、含鹽，屬于沿海鹽濕熱環境，該區域歷年來出現的極端最高氣溫多在36℃～42℃，極端最低氣溫一般在-2℃～0℃。在鹽濕熱環境下，道路瀝青混合料要求瀝青與集料具有良好的粘結性能，工程質量才能得到保證。現該區域因瀝青與集料粘結性能的原因，導致瀝青路面病害迅速發展情況比較突出，維修成本較高，因而在鹽濕熱環境下，對瀝青與集料粘結性能的研究有著重要意義。本文通過模擬鹽濕熱環境對不同集料進行了粘結性能試驗，以評價瀝青與集料在沿海鹽濕熱環境下的粘結性能。

1鹽濕熱作用下，北部灣沿海地區瀝青路面病害概況

在鹽濕熱作用下，沿海地區已通車運營的高速公路瀝青路面病害中，絕大多數都是因為瀝青與集料間粘結性能不好產生的。可見，研究在該環境下的瀝青粘結性能有重要意義。目前瀝青路面由于瀝青粘結問題產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

這種病害主要是因瀝青與集料間粘結強度不夠，進而出現裂縫，在水和車輛荷載作用下，骨料出現松散，車輛反復作用后，發生坑槽。

（2）瀝青路面網裂

這種病害主要是因瀝青與集料間粘結力強度不夠，在瀝青干縮時形成裂縫后，在水的作用下，基層發生水損害，產生局部網裂。

（3）瀝青路面細集料脫落、露骨

這種病害產生的主要原因是瀝青與集料間粘結力強度不夠，在車輛作用下，細集料和部分骨料脫落形成。

可見，鹽濕環境下，研究瀝青和集料粘結性能，對處理路面病害有重要作用。

2沿海地區瀝青與集料粘結性能研究

沿海地區的公路建筑礦料原材，長期處于沿海鹽濕環境下，未開采的原材料表層或縫隙會有海鹽粒子的積累，同時，開采破碎后的集料在堆放過程中也會受到含鹽雨霧等的侵蝕，經過含鹽雨霧侵蝕過的礦料與瀝青的粘附性能是否會受到影響，可通過采用直觀的水煮法對經過海水侵蝕過的集料進行試驗評價。

2.1試驗集料選擇

瀝青與集料的粘附性首先決定于集料的化學成分，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）。

試驗選用公路建設中最常使用的兩種礦料：石灰巖和玄武巖。其中，石灰巖主要成分為Ca0;玄武巖的主要成分為SiO2。表1是兩種典型石料的化學成分。

2.2試驗方法及分類

目前評價瀝青一集料粘附性的方法相對較多，大體可以分為三類：

（1）靜態剝落試驗，包括粗集料的水煮法和細集料的水浸法;

（2）動態剝落試驗，包括瀝青與石料的低溫粘結性試驗、動態沖刷水浸法試驗等;

（3）化學分析試驗，包括光電比色法、溶劑洗脫法和凈吸附法等。

試驗采用水煮法進行，按照瀝青種類分為兩類：

（1）基質瀝青-集料粘附性的水煮法試驗;

（2）改性瀝青-集料粘附性的水煮法試驗。

其中，靜態剝落試驗和動態剝落試驗分別分為3組試驗進行：第一組為對比組，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，為了對應研究瀝青混合料鹽濕熱循環加速試驗，試驗采用了濃縮5倍的海水對集料進行浸泡。

2.3水煮法試驗情況

試驗結果（見表2、表3）表明：海水中的鹽分會降低瀝青一集料的粘附性，加速瀝青從集料表面上的剝離;被海水浸泡過的集料，其與瀝青的粘附性大大降低;石灰巖相對玄武巖與瀝青的粘附性在水環境中更好。SBS改性瀝青與集料的粘附性在水或海水侵蝕環境中均優于基質瀝青。雖然水煮法評價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過不同環境處理后其粘附性存在較大差異。

2.4結果分析

通常情況下，SBS改性瀝青與集料的粘附性優于基質瀝青，這與第一組試驗（純水水煮）有一致的結論。第二組試驗（濃縮5倍的海水水煮）目的是研究未被海水侵蝕過的集料和瀝青裹覆后，受到沿海鹽濕環境侵蝕的情況下兩種瀝青一集料的粘附性，即鹽分沒有直接存在于瀝青一集料界面時，其在鹽濕環境中的粘附性。第二組試驗結果表明，瀝青一集料的粘附性受沿海鹽濕環境的影響，有下降的趨勢，SBS改性瀝青的抗鹽蝕性能優于基質瀝青。第三組試驗（集料經濃縮5倍的海水浸泡后純水水煮）用于評價海水鹽分存在于瀝青一集料界面時對其粘附性的影響，結果表明鹽分進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優于基質瀝青。當海鹽已附著在集料表面時，再與瀝青裹覆，集料的表面活性發生變化，且在集料表面孔隙或縫隙處有結晶鹽殘留，形成“集料一海鹽一瀝青”兩個界面，而海鹽是一種力學脆弱的結晶或粉末固體，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，應避免集料受海鹽的侵蝕。

3結語

本文采用水煮法，對我國南方沿海地區鹽濕熱環境進行了模擬，對兩種瀝青和兩種集料進行粘附性試驗。結果表明，鹽分進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優于基質瀝青。在工程實際中：（1）盡可能不用沿海地區集料;（2）應對運輸到沿海工地的集料做好防護和盡快使用，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。