淺析瀝青混合料抗剝落性能

李春光

山東高速路橋集團，山東 濟南 250000

瀝青路面的早期損壞主要是水損壞，由于瀝青面層存在孔隙，降水后路面結構層中有水分滲入，以及中央分隔帶、超高段土路肩等部位都有水分侵入結構層中，造成水損壞。水在車輪的作用下產生動壓力，從而對路面結構層造成損害，時間長了就會出現坑槽，在裂縫處還會出現唧泥現象。瀝青路面的水損害固然與路面空隙大造成的嚴重滲水有關，但是如果瀝青與骨料能夠緊密的結合而不剝落，則即使路面滲水也不會造成嚴重的破壞以及影響路面的使用壽命。

為了防止路面早期的水損壞，國內外對透水基層（即柔性基層）進行了研究與應用，但是這只是一種疏導方法，不能從根本上解決瀝青路面的水損害問題。當水分通過瀝青路面的空隙滲入路面中，瀝青路面內部實際上是長時間處于潮濕狀態的，如果瀝青與集料粘附性不良，剝落也就是不可避免的。可見瀝青路面早起水損壞的根本原因還是瀝青與骨料的粘附性不良，由此影響了瀝青路面的抗剝落性能。因此，要防止或減輕瀝青混凝土路面的水損壞，最有效、最根本的辦法是提高瀝青與集料的粘附性。本文結合我部工程的實際情況分析下如何提高瀝青混合料的抗剝落性能。

安哥拉社會住房項目位于安哥拉首都羅安達以南Kilamba Kiaxi地區，用地南北長約1.8km，東西寬約5km，呈長方形，總用地面積約9.06km2。一期工程的市政道路設計為，主干路和次干路采用AC-20C和AC-13C兩層瀝青混凝土，支路采用AC-16C一層瀝青混凝土。由于為了節約成本，瀝青結構層厚度最薄只有3cm，這也就對瀝青混凝土的質量提出了更高的要求。并且安哥拉當地所產石料多為花崗巖、石英巖等偏酸性石料，石料中含有大量的晶體、云母。我部多次對當地石料場生產的瀝青混合料用碎石進行了瀝青粘附性試驗，試驗結果為粘附性三級（粘附性分五級，五級為最好），剛剛達到規范要求。

碎石與瀝青粘附性不良，容易影響瀝青混合料的抗剝落性能，大大減少瀝青路面的使用年限。出現這種情況的主要原因：瀝青是由瀝青質、膠質、飽和酚和芳香酚組成的高分子化合物，瀝青中存在瀝青酸帶有負電荷。碎石分為酸性、中性和堿性石料，酸性石料通常帶有負電荷，堿性石料通常帶有正電荷。當堿性石料中的陽離子與瀝青酸發生化學反應生成瀝青酸鹽，形成化學吸附。酸性石料與瀝青間只發生物理吸附，而化學吸附作用力遠大于物理吸附作用力。國內瀝青混合料采用碎石多為偏堿性的石灰巖以及中性的玄武巖等。

對于以上情況我部進行了大量的分析試驗以及對比試驗。首先對當地產石料按AC-20C試驗配比在試驗室內加瀝青拌合，制作馬歇爾試件，進行48小時殘留穩定度試驗室。試驗結果如下：

試驗組號 穩定度（kN）殘留穩定度（kN）殘留穩定度比（%）1 10.20 9.38 922 10.88 9.90 91

試驗結果符合規范和設計的要求，但在實際的試驗路鋪設過程中，瀝青混合料仍出現了局部的剝落現象，出現這種情況一方面說明當地的瀝青質量可能存在問題，另一方面也說明室內的殘留穩定度試驗并不能完全反映出瀝青混合料的抗剝落性能。

鑒于以上情況，經認真分析，認為解決辦法如下：

方法一：在瀝青中參加耐熱、耐水、長期性能好的含磷羥基的抗剝落劑，其高溫穩定性好，與酸性石料容易形成化學吸附，能有效的提高瀝青混合料的抗剝落性能及耐久性，具體摻量可按照產品說明使用或通過瀝青混合料的水穩定性試驗確定，一般為瀝青用量的0.5%。假設抗剝落劑摻量為瀝青的0.5%，每噸瀝青混合料成本需增加3美元左右。

方法二：在瀝青混合料中摻加消石灰或者水泥作為填料替代部分礦粉，減小集料親水性。摻加量一般為礦粉用量的40%或者可根據瀝青混合料的水穩定性試驗確定。安哥拉當地消石灰產量非常少，但是水泥取材卻非常的方便。該方法在施工過程中操作簡便，添加的材料容易獲取。假設水泥摻量為礦粉的40%，每噸瀝青混合料成本需增加3.5美元左右。

方法三：生產礦粉采用堿性石料生產，以提高瀝青與骨料的吸附性能。但此方法需用堿性石料當地產量不足。

綜合考慮，我部決定采用方法一、二進行殘留穩定度以及試驗路鋪筑的對比試驗，以檢驗實際的使用效果。其中室內殘留穩定度試驗結果匯總如下表：

試驗樣品 穩定度（kN）殘 留 穩 定 度 殘留穩定度比（kN）（%）不含任何外加劑 10.20 9.38 92瀝 青 中 摻 加 11.27 10.71 950.5%抗剝落劑礦粉中用水泥替 10.98 10.54 96代40%

以上試驗結果表明，摻加外加劑或者及水泥不僅能提高穩定度，也能提高殘留穩定度比，效果明顯。接下來我部對0.5%的摻量添加抗剝落劑和用水泥替代40%礦粉分別進行了試驗路試驗，在試驗路鋪設完畢并正常通車的兩個月時間里，未出現任何的瀝青剝落現象。

綜上所述，在瀝青混合料中添加高效的抗剝落劑或者水泥，不僅能有效的提高瀝青與酸性集料的粘附性，同時也提高了瀝青混合料的抗剝落性能和增加抗水損害能力，從而達到延長瀝青混凝土路面壽命的目的。因此，各工程可以根據自身項目成本分析以及取材難易度情況，在瀝青混凝土路面的施工中積極使用這兩種材料。

[1]中華人民共和國行業標準.公路瀝青路面施工技術規范（JTG F40－2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2]姜志青主編.道路建筑材料.北京：人民交通出版社，2003.

[3]楊云芳主編.公路建筑材料.北京：人民交通出版社，1999.