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1、公路与汽运第5期78Highways&AutomotiveApplications2006年10月沥青混合料水稳定性试验研究12张文海,范书龙(1.深圳粤龙实业发展有限公司,广东深圳518049;2.中国路桥集团总公司,北京100092)摘要:沥青混合料水稳定性不足是沥青路面发生水损害的主要原因,而沥青混合料水稳性不足的根本原因在于沥青从集料表面发生了剥落。试验表明,用消石灰取代部分矿粉,可以有效地增强沥青抗剥落性能,同时还可以改善沥青混合料的抗车辙、抗疲劳以及抗老化能力。关键词:公路;沥青混合料;消石灰;水稳定性中图分类号:U414.7文献标识码:
2、A文章编号:1671-2668(2006)05-0078-03目前,高等级道路沥青路面的水损害,无论在南pH值≈9。当氢氧化钙与沥青中的羧酸接触时,即方多雨地区,还是在北方冰冻地区,都比较严重,已产生化学反应,生成硷土盐。硷土盐具有较强的吸经成为沥青路面早期病害的主要破坏形式。附性能,能牢固地粘附在粒料表面而不剥落,从而使造成沥青路面水损害的原因是多方面的,如沥沥青不会从粒料上剥落。青混合料空隙率过大引起路面渗水、道路排水系统1.2冻融劈裂强度试验不完善、路面厚度偏薄、压实度不足等,但这些并非取弱酸性砂岩轧制的碎石作粗集料,细集料为根本原因。沥青路面
3、出现水损害的根本原因是沥青石灰石轧制的石屑。级配采用常用的抗滑磨耗层混与集料的粘附性不良,使沥青从集料表面剥落。合料级配LK,矿粉为石灰石粉,总量为5%;分别以为了提高沥青与集料的粘附性,国内外对此进1%、1.5%和2%的消石灰代替矿粉;沥青用量均为行了大量的研究,并采取了许多措施,其中应用较多5%。拌制沥青混合料,成型马歇尔试件,将试件正的方法为以下两种:①在沥青中添加液体抗剥落反各锤击50次作冻融劈裂强度试验。剂。这种方法使用方便,因而应用较为普遍。但各冻融劈裂试验是将马歇尔试件饱水后,放在厂所生产的抗剥落剂质量参差不齐,同时液体抗剥-18℃环境
4、下16h,然后再在60℃热水中浸泡48落剂的长期效果较差。②用消石灰粉取代部分矿h,最后与对照组试件一起在20℃水中浸泡2h以粉。国外使用消石灰增强沥青混合料的水稳定性,上,测试劈裂强度并计算其比值TSR。表1为分别以延长沥青路面的使用寿命,已经取得了一定成效,用1%、1.5%和2%消石灰代替部分矿粉的冻融劈但在国内一些省市很少使用消石灰,其原因是多方裂强度试验结果。面的,如市场上很少有专门的消石灰供应;添加消石表1消石灰替代部分矿粉的冻融劈裂强度试验结果灰要另外增加供料和计量设备,增加了工艺的复杂消石灰劈裂强度冻融循环后劈裂冻融劈裂剂量RT1/MP
5、a强度RT2/MPa强度比TSR性等。但更为重要的原因是人们对消石灰究竟能否/%试验值平均值试验值平均值/%改善和提高沥青混合料的水稳定性及其他性能不甚1.481.00了解,本文将通过试验来评价消石灰的作用。01.551.451.051.0371.01.321.041消石灰的抗剥落作用1.581.231.01.521.571.251.2381.01.1消石灰增强抗剥落性能的基本原理1.621.21沥青中含有少量羧酸与亚枫,使得沥青呈现弱1.601.39酸性。羧酸与亚枫易附着在粒料的表面,当遇到水1.51.561.581.301.3585.41.581
6、.36时,因水分子是极性物质,易与粒料中的极性分子结1.721.42合,使沥青从粒料表面脱落。石灰的主要成分是氧2.01.661.691.411.3881.6化钙,加水消解后,成为氢氧化钙。氢氧化钙是强碱1.691.31物质,其pH值>12,而一般石灰石矿粉呈弱碱性,公路与汽运总第116期Highways&AutomotiveApplications79从表1可知,劈裂强度RT、劈裂强度比TSR随合格;使用消石灰后,TSR显著提高,并且随着消石消石灰剂量的变化而变化。《公路沥青路面设计规灰剂量的增加而提高。根据多项式拟合结果,消石范》规定,对于年降水
7、量在500mm以上的地区,冻灰剂量与TSR存在某种联系,在一定范围内存在峰融劈裂强度比TSR应大于70%。如图1所示,未值。就此试验来说,消石灰的合适剂量为1.5%～使用消石灰的沥青混合料的TSR为71.0%,勉强2.0%。图1消石灰剂量对沥青混合料水稳定性的影响灰与未掺加消石灰的混合料进行比较。试验结果2消石灰在沥青混合料中的多重作用(如图3所示)表明,使用消石灰可以提高混合料劲与大多数填料相比,消石灰有较高的活性,消石度,改善混合料的抗疲劳能力。灰均匀分布于沥青混合料中,使得沥青粘度增大,沥青混合料的劲度增加,弹性增强,从而可以提高沥青混合料的抗
8、车辙能力。采用与冻融劈裂强度比试验相同的材料,分别选用AK-13、AC-13、AC-16和SMA-134种不
