对提高沥青混凝土路面强度问题的几点思考.doc

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1、对提高沥青混凝土路面强度问题的几点思考　　论文关键词：摩阻力粘聚力结构沥青吸附　　论文摘要：着重分析沥青混凝土强度形成机理，研讨提高混合料强度的措施，以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的。　　　　当前世界各国公路大多采用沥青混凝土路面，其原因是由于它具有诸多良好性能。但同时沥青路面相对于水泥混凝土路面的缺点是：养护费用成本较高，使用期限短，耐久性差。由于建设施工期间选料、施工工艺控制不当，将会加剧沥青路面的破坏。因此，认识沥青混合料(包括沥青混凝土)路面强度形成机理以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性

2、的目的尤为重要。　　（一）沥青混合料（包括沥青混凝土)是由矿质骨架和沥青胶结物所构成的、具有空间网络结构的一种多相分散系。沥青混合料(包括沥青混凝土)的强度由两部分组成：矿料之间的嵌挤力与内摩阻力、沥青与矿料之间的粘聚力。就对沥青混凝土强度形成机理以及混合料强度措施进行探讨，从而达到沥青路面使用品质和耐久性的目的。　　矿料之间的嵌挤力与内摩阻力的大小，主要取决于矿料的级配、尺寸均匀度、颗粒形状、表面粗糙度和沥青含量。　　沥青混合料按级配构成原则的不同可分为下列3种方式：a悬浮密实结构：由连续级配矿质混合料组成的

3、密实混合料，各种级配连续存在，同一档较大颗粒都被较小一档颗粒挤开，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中。这种结构通常按最佳级配原理进行设计，密实度与强度较高，水稳定性好，但受沥青的性质和物理状态影响较大，温度稳定性较差。传统的I型和Ⅱ型沥青混凝土(AC)属于此类型结构。b骨架空隙结构：较粗颗粒矿料彼此紧密相连，较细集料数量较少，不足以充分填充空隙，其空隙率大。这种结构中，骨料的之间的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用，受沥青的性质和物理状态影响较小，温度稳定性好，水稳定性差。抗滑表层(AK)、沥青碎石(AM)属于此类型结

4、构。c骨架密实结构：是综合以上两种方式组成的结构。混合料中既有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据粗骨料的空隙的多少加入一定细料，形成较高的密实度。间断级配及按此原理构成，碎石沥青胶砂混凝土(SMA)、多碎石沥青混凝土(SAC)、薄沥青混凝土(BBM)、Superpawe(SPP)属于此类型结构。此类型结构对材料级配及各施工环节工艺控制要求很严格。　　（二）粘聚力主要取决于沥青与矿料之间的相互作用力、沥青材料本身的粘结力。　　沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素，它直接关系到混合料的强度、温度稳

5、定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。　　沥青与矿料接触后，沥青在矿料表面产生化学组分的重新排列，在矿料表面形成一层扩散结构膜，在此薄膜厚度以内的沥青称为结构沥青，此薄膜以外的沥青称为自由沥青。结构沥青与矿料之间发生相互作用并且沥青性质有所改变；而自由沥青与矿料距离较远，没有与矿料发生相互作用，并保持原来的性质。3　　石油沥青的化学组分主要有沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组分。沥青与矿料相互作用时发生多种效应，主要有沥青层被矿物表面物理吸附、沥青与矿料进行的化学吸附、某些种类矿料对沥

6、青组分的选择性吸附。　　矿料与沥青之间仅有分子作用力存在时则产生物理吸附，物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青中的酸性物质(如沥青酸、沥青酸酑)与碱性矿料在接触面上会发生化学变化，在接触面形成不溶于水的沥青酸盐，这时发生的是化学吸附。化学吸附形成的结构沥青膜具有较高的抗水能力。也只有产生化学吸附，沥青混合料才能具备良好的水稳定性。　　化学吸附产生与否以及吸附程度取决于沥青及矿料的化学成分。沥青中最活性组分沥青酸属于高分子羧基酸，其极性部分为羧基(COOH)，羧基中的氢能与碱性石料中的高价金属阳离子交换，形成

7、不溶于水却能溶于高分子碳氢化合物和油分中间的高价沥青酸盐。沥青分子以分子力与岩石中的阴离子(如CO3-2)部分相互作用。沥青酸羧基中的氢与石料中的低价金属阳离子交换，形成的沥青酸盐则易溶于水。　　沥青混凝土中填加矿粉的作用是以裹附与矿粉表面的结构沥青填充矿料之间的空隙，有利于增大沥青混合料的粘着力和水稳定性。矿粉一般采用磨细石灰石粉，也可采用一部分磨细消石灰粉或失效水泥代替矿粉。有时拌和楼会将一部分回收粉尘掺入混凝土中作为替代。　　矿料对沥青组分的选择性吸附作用，主要产生于表面具有微孔(1L隙直径小于0.02m

8、m)的矿料，如石灰岩、泥灰岩等，微孔具有强大的吸附势能。矿料表面吸附沥青中活性较高的沥青质，树脂吸附于矿料表面小孔中，而分子量较小的油分则沿毛细管被吸收到矿料内部。选择吸附的结果是沥青性质发生变化，树脂和油分相对减少，沥青质和沥青酸相对增加，沥青变稠，粘结力增加，热稳定性和水稳定性得到提高，抗低温和疲劳裂缝能力下降。　　（三）提高沥青混合料的强度包括两个方面：一是提高矿质骨料之间的嵌挤