集料含泥量對瀝青混合料水穩定性影響探究

程景芳

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門361021）

1 含泥量對水穩定性的影響

集料特性與集料表層的潔凈程度會在很大程度上影響瀝青混合料的水穩定性，集料對水的吸附能力會極大地影響剝落問題的產生概率。就瀝青而言，親水性集料吸附水的能力更強，而憎水性集料并無此種優勢。集料表面的潔凈程度與集料、瀝青之間的黏附性之間有極大的關聯性。泥土、粉塵能夠有效隔離黏性瀝青，特別是泥土，若是遇水，或是泥土被水分浸潤，就會使得瀝青剝落現象出現的概率提升。目前，瀝青混合料運用的集料和其他行業存在嚴重的混雜現象，生產時也并未做到專項生產，此外，采集、運輸及堆放期間還存在很多其他因素，因此會產生集料潔凈度不高的問題。

含泥量與混合料水穩定性之間的關聯性相對較大。而出現此種現象的根本原因還是泥土、灰塵等雜質在集料表層覆蓋、包裹，這極大地影響了瀝青和集料間的黏結性。若是含泥量提升，泥土、灰塵等在集料表層實際裹覆的厚度就會提升，并導致瀝青膜及集料間的黏結力受到影響。此外，集料表層的黏土顆粒具備較強的吸水性，使得水的滲透更加便利，吸水之后出現膨脹現象的概率相對較高，因此瀝青集料剝落的概率相對較高。根據相關報道可知，由于水分及溫度的影響，高塑性指數泥土會導致瀝青出現乳化現象，并因此出現剝落問題，若是泥土量相對較大，還會出現硬度及脆度提升的現象，導致路面損壞概率提升。因此，增加含泥量會導致瀝青混合料的水穩定性產生極大的改變，并導致瀝青混合料的質量降低。

若是含泥量相同，粗集料殘留穩定性及劈裂程度相對于細集料明顯較大，并且由于含泥比例不斷提升，粗、細集料水穩定性也會因此出現較大的變化；此外，細集料水穩定性大小會因為含泥量比重的改變而顯著改變，并且改變的程度相對于粗集料而言明顯較大。由此可見，細集料潔凈程度的高低會導致混合料水穩定性產生變化，并且兩者之間的關系是正相關的，而相對于粗集料而言，細集料的敏感性也明顯較強。

含泥量會在一定程度上影響粗、細集料殘留的穩定性，劈裂性也會因此受到較大影響，并且其改變的趨勢相對含泥量改變的趨勢而言明顯較緩。出現這種現象主要是因為：（1）針對凍融劈裂的影響因素進行研究時，其條件控制非常嚴格，而浸水馬歇爾試驗的條件就較為簡單。在試驗期間，針對瀝青混合料采取從負溫至高溫凍融的措施。負溫時，混合料縫隙內水填充之后，因為處于結冰狀態，體積會明顯提升，使得瀝青膜承受較大的壓力，而形成的凍漲力同樣會對混合料內骨料嵌擠力產生影響【1】。（2）低溫時，瀝青脆性會明顯提升，塑性變形性能同樣會受到影響，明顯減弱，混合料水穩定功能也因此受到極大的影響。（3）相較于浸水馬歇爾試驗而言，凍融劈裂試驗期間試件擊實的頻次較少，因此壓實度受到極大的影響，瀝青混合料水穩定性也會因此出現弱化的現象。

2 瀝青混合料水穩定性實驗

針對瀝青混合料水穩性進行評估的方式相對較多，靜荷載實驗是一種使用頻率較高的方式；而動荷載實驗技術中主要是浸水車轍方法，主要是針對實際的施工環境進行模擬。在上述技術中，凍融劈裂技術和施工現場環境、條件密切聯系，所需設備也相對簡單，其接受度及認可度也相對較高。

2.1 浸水馬歇爾試驗

本實驗的參數主要是殘留穩定度，并以此分析瀝青混合料的水穩定性，殘留穩定性越高，混合料水穩定性則越強。根據浸水馬歇爾試驗中所規定的條件可知，在設計泥土比重的時候，應該按照1%～7%的粗集料質量占比來設計，并且變化梯度為1%，摻水充分混均之后，采取烘干措施，并將其當成馬歇爾試件制作的原材料。實驗期間，試件分為2 組，每組試件數量都大于4 個。一組于60℃條件下，以水浴的方式進行30～40min 的保溫處理，之后再進行穩定度的檢測；而另一組則于60℃條件下，同樣運用水浴的方式進行48h 保溫處理，之后再進行檢測，并且分別將2 組殘留穩定度數據記錄下來。圖1 所示為不同含泥量和集料殘留穩定性關系示意圖。

圖1 不同含泥量和集料殘留穩定性關系

2.2 凍融劈裂試驗

本實驗是特定情況下，以凍融循環方法處理瀝青混合料，并由此分析試件在浸濕之前與之后劈裂損壞現象產生的強度比TSR。基于此分析試件的水穩定性，若TSR 較高，水穩定性也相對較強。在實驗過程中，完成試件制作處理工作之后，將試件分為2 組，并且每組數量都超過4 個。在平臺上放置第一組試件，于10～30℃的條件下暫時存儲；第二組接受浸水處理，在溫度為15～30℃的條件下浸水0.5h，隨后在壓強為0.09MPa的條件下，采取0.25h 的抽真空措施。緊接著在溫度為-18℃時，接受16h 的冷凍措施，之后在水槽中接受保溫措施，水槽內的溫度控制為60℃，然后在25℃的條件下，以恒溫水浴的方式處理2h，最后進行劈裂強度檢測。試驗評估的關鍵性指標是凍融劈裂強度比TSR，圖2 所示為不同含泥量時凍融劈裂試驗結果。

圖2 不同含泥量時凍融劈裂試驗結果

2.3 黏附性試驗

瀝青及集料黏附性試驗主要運用的方式是水浸。針對粗集料采取烘干措施，于粗集料內加入規定密度的泥土，采取淋濕拌與烘干措施后備用；隨后加熱瀝青，溫度控制在150～160℃，有效混合粗集料，并且讓集料被瀝青充分包裹；在溫度恒定的水槽內放置試件，時間為0.5h，并根據公式計算剝離百分率，用1～5 級分析瀝青與集料的黏附性情況，如圖3 所示為不同含泥量瀝青與集料的黏附性等級測試數據。

圖3 不同含泥量瀝青與集料的黏附性等級測試數據

由圖3 可知，潔凈粗集料與瀝青兩者的黏附性明顯較強，含泥量的增加會導致瀝青黏附性出現明顯的等級降低問題。

3 瀝青混合料中泥土污染解決策略

通過清潔集料，烘干處理之后備用，能夠使得現存問題得到有效處理，但當前并不能在我國有效推廣。因此，可以借助瀝青或是煤油進行預處理，雖然這種方式會增加項目建設成本，但其能夠使得路面耐久性得到增強。因此，有效節省了路面養護維修費用，具備較大的運用價值，并且可實施性較強。

針對測試結果進行研究得知，采取常規瀝青針對細集料進行預處理，可以在較大程度上提升混合料水穩定性。液體抗剝落劑是一種表面活性劑，運用此種活性劑之后，瀝青表層張力會因此得到提升，表層潤濕度同樣得到提高，瀝青及集料黏附效應也得到強化。但集料內的泥土會使得瀝青及集料之間被隔離，而借助液態抗剝落劑，就不可能實現和集料之間的接觸，因此無法發揮原本的效果。在混合料中加入消石灰，使得集料內出現離子交換、火山灰等反應，在很大程度上影響泥土塑性特性【2】，泥土的凝結性也顯著增強，因此混合物的水敏感性也能顯著增強。

4 結語

綜上所述，混合料作業后，由于混合料內存在水，再加上行車荷載及泥漿乳化的原因，瀝青膜剝落的概率相對較大，還容易出現混合料松散等問題。瀝青路面在投入運營之后，通常可以觀察到坑槽的問題，主要是由于收尾底腳集料內的含泥量相對較高，而顆粒具有無豐富棱角且圓滑的特性，在烘干、篩分、除塵處理之后，也不能有效排除，因此集料表層會殘留粉塵，如此瀝青及集料兩者黏結性會出現明顯的弱化現象，這時要運用相關手段進行處理，進而提升整體質量。