不同粗集料與瀝青粘附性試驗研究

王道洪 朱德武 李鑫鑫 魏 進

(1.濰坊市路橋工程建設二處，山東 濰坊 261031；2.山東大學土建與水利學院，山東 濟南 250061; 3.山東省建筑科學研究院，山東 濟南 250000)

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不同粗集料與瀝青粘附性試驗研究

王道洪1朱德武1李鑫鑫2魏 進3

(1.濰坊市路橋工程建設二處，山東 濰坊 261031；2.山東大學土建與水利學院，山東 濟南 250061; 3.山東省建筑科學研究院，山東 濟南 250000)

采用改進的水煮法，研究了石灰巖、玄武巖集料與瀝青的粘附性，并通過微觀特征，分析了三者的粘附性機理，研究表明：石灰巖集料呈現較強的堿性，紋理結構不規則，其與瀝青的粘附性優于玄武巖集料。

石灰巖集料，玄武巖集料，瀝青，粘附性

0 引言

目前，我國瀝青路面混合料采用的集料主要有玄武巖和石灰巖。研究表明，玄武巖的力學性能指標(如壓碎值、耐沖擊性、磨光值等)雖然優于石灰巖，但與瀝青的粘附性不如石灰巖。目前關于二者與瀝青粘附性機理的研究并不多見，本文通過改進的水煮法測定評價了玄武巖、石灰巖集料與兩種瀝青(70號瀝青、SBS改性瀝青)的粘附性，并從微觀特征上分析了二者粘附性差異的內在機理。

1 試驗材料

1.1 集料

粗集料采用石灰巖與玄武巖兩種類型，集料的物理力學性能指標如表1所示，兩種粗集料均滿足規范[1]中高速公路及一級公路表面層所用集料技術要求。

1.2 瀝青

本文采用SBS改性瀝青和70號瀝青，其基本性能指標如表2所示，均符合規范[1]技術要求。

表1 集料物理力學性能指標

表2 瀝青基本性能指標

2 試驗及結果分析

2.1 粘附性評價

本研究采用改進的水煮法來評價兩種巖性的粗集料與兩種瀝青(70號瀝青、SBS改性瀝青)的粘附性。相對于傳統的水煮法，本文所采用的水煮法沒有固定的沸煮時間，邊沸煮邊觀察集料表面瀝青剝落情況直至兩種集料表面的瀝青剝落情況出現明顯差異。

70號瀝青裹覆兩種集料水煮15 min后出現明顯差異，外觀形態如圖1所示。為了使試驗效果更顯著，采用凍融后的試樣進行SBS改性瀝青與集料粘附性的試驗，即將SBS改性瀝青裹覆兩種集料后置于有水的燒杯中，然后將其放入恒溫冰箱，在-16 ℃條件下冰凍16 h，而后取出放置于60 ℃恒溫水槽中保溫2 h以上，然后進行水煮，45 min后集料表面的瀝青膜狀態如圖2所示。

由圖1,圖2可以看出，無論是70號瀝青還是SBS改性瀝青，玄武巖集料表面的剝落情況均比石灰巖集料表面嚴重，說明石灰巖集料與兩種瀝青的粘附性都優于玄武巖集料。

2.2 石灰巖與玄武巖化學成分分析

集料的化學成分分析采用X射線熒光光譜儀進行，兩種集料的化學成分分析結果如表3所示。

表3 集料化學成分分析結果

由表3可以看出，玄武巖的化學成分以SiO2為主，而石灰巖的主要化學成分為CaO。按照酸度即SiO2重量百分數可知，本研究采用的玄武巖為中性巖，而石灰巖呈堿性。

2.3 巖相分析

因為不同的礦物具有不同的物理特征，礦物成分的變化則引起巖石紋理的變化，并直接影響集料的力學特性。微觀測試采用SU-70場發射掃描電鏡，如圖3所示是兩種集料的微觀結構圖。

由圖3可以看出，石灰巖與玄武巖的表面紋理明顯不同，石灰巖呈現無規則的凹凸形態，而玄武巖為平行的條紋狀，這主要是由于二者的礦物組成不同造成的。石灰巖的主要礦物為方解石，其主要是超細顆粒矩陣和等顆粒，石灰巖的結構是緊密和塊狀的。玄武巖的主要礦物為斜長石、輝石及玻璃質等，斜長石中的條紋晶體結構呈現無規則的相互重疊排列，大多數品種會在表面產生細而且平行的條紋，普通輝石有平行柱狀的兩組解理。

由上述試驗及分析結果可以定性的判定石灰巖與兩種瀝青的粘附性優于玄武巖，主要原因在于石灰巖呈較強堿性，與瀝青的化學結合力大于玄武巖；石灰巖凹凸不平的表面紋理有利于吸附瀝青，嵌入凹處的瀝青與凸起的紋理在表面形成嵌鎖狀態，提高了瀝青與集料的粘附力。

3 結語

本文通過室內試驗對比分析了玄武巖、石灰巖集料與兩種瀝青的粘附性和微觀特征機理。主要結論如下：

1)石灰巖集料與兩種瀝青的粘附性優于玄武巖集料。

2)與玄武巖集料相比，石灰巖集料含有較少的SiO2，這意味著石灰巖集料呈現較強的堿性，它與瀝青之間應有較高的化學粘附力。

3)通過巖相分析研究了玄武巖、石灰巖集料的組織結構與礦物組成，石灰巖集料表面紋理結構比玄武巖集料的更加豐富，更有利于吸附瀝青。

[1] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

Research on the adhesiveness between different coarse aggregates and two kinds of asphalts

Wang Daohong1Zhu Dewu1Li Xinxin2Wei Jin3

(1.No.2 Department of Weifang Road Bridge Engineering Company, Weifang 261031, China;2.School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;3.Building Scientific Research Institute in Shandong Province, Jinan 250000, China)

Water boiling method was conducted to evaluate the adhesiveness between two kinds of aggregate and asphalt binder. And the mechanization was analyzed based on the microscopic features. The results showed that, the limestone aggregate had strorg allkaline, the texture was irregular, and its asphalt adhesion better than that basalt aggregate.

limestone, basalt, asphalt, adhesiveness

1009-6825(2017)08-0115-03

2017-01-08

王道洪(1965- )，男，高級工程師; 李鑫鑫(1992- )，女,在讀碩士

TU535

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