沥青混合料水稳定性研究

许守根

【摘要】影响沥青混合料水稳定性的因素有很多，包括沥青粘度、集料性质、级配种类、添加剂性质等等，根据工程实际，采用合理的试验进行论证分析是施工过程中的重要内容之一。

【关键词】沥青混合料；水稳定性；试验

目前，沥青混合料水稳定性评价方法可大致分为两类：一类评价集料和沥青之间的粘附性，主要是将未经压实的松散沥青混合料浸于水中（常温或沸水）一段时间后，主观评价或利用仪器检查集料裹覆沥青膜的剥蚀程度，并据此作为判定混合料水稳定性的依据。这类方法以水煮法、浸水法和光电分光度法为代表。另一类评价方法是检验压实成型后的沥青混合料试件整体对水的抗剥落能力，主要方法是将沥青混合料试件或芯样置于一定水侵蚀环境条件下，以某些物理力学指标的衰变程度来表征混合料的水稳定性。这类方法有马歇尔试验、劈裂试验，以及洛特曼方法等。下面先对评价集料和沥青之间的粘附性的几种实验方法做出比较。

1、集料与沥青粘附性试验

1.1材料

玄武岩是修理公路、铁路、机场跑道所用石料中最好的材料，具有硬度大、抗压性强、抗滑系数大、耐磨性性好、压碎值低、抗腐蚀性强、与沥青粘附性好、吃水量少、导电性能差等优点，并被国际认可，是发展铁路运输及公路运输最好的料源。

凝灰岩：凝灰岩是一种火山碎屑岩，其组成的火山碎屑物质50%以上的颗粒直径小于2毫米，成分主要是火山灰。凝灰岩是一种常用的建筑材料，常用做公路建设筑路材料，凝灰岩二氧化硅含量较少，是一种典型的碱性岩石。

花岗岩：花岗岩石岩浆在地下深处经冷凝而形成的深层酸性火成岩，花岗岩与玄武岩都是岩浆岩，不同的是在岩浆喷发的时候，花岗岩是地下部分，在高压下形成，质地比喷出地表后形成的玄武岩严密的多，因此很坚硬。

沥青与矿料的粘附性的强弱，不仅与沥青和集料的性质有关，而且当两者结合时，尚与其界面层的性质及接触面积有很大关系，即不仅研究二者粘附性要研究矿料性质和沥青性质，还要研究二者的相互作用；本节按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中 T 0616-1993 沥青与粗集料的粘附性试验方法来研究本论文采用的三种集料玄武岩、凝灰岩、花岗岩与沥青的粘附性等级。

1.2试验方法

评价沥青与集料粘附性的方法有很多，最简单就是将浸在沥青中的石子拿出来放入水中，观察沥青从石子表面脱落的情况，进而判断粘附性的优劣。国内外常用的几种方法，包括水煮法、水浸法、光电比色法、搅动水净吸附法等。鉴于试验室条件限制，本研究只能采用我国规范规定的水浸法来进行评定。

用于测试最大粒径不超过13.2mm的集料粘附性。通过将裹满沥青的石子放于80℃的静水中一定试件，然后观察剥落情况。具体步骤：

a）用四分法取100g 9.5～13.2mm这档料，放于高出沥青拌合温度5℃的烘箱中一个小时

b）称取沥青5.5g±0.2g，放入小型拌合容器，再放入同一烘箱加热15min

c）将集料加入小型拌合容器，充分拌合，然后取出20个裹满沥青的石子，用铲子放到玻璃板上摆开，并室温冷去一个小时

d）连同玻璃板一起放入80℃±1℃的水中，保持30分钟

e）轻轻取出玻璃板，放入冷水中，肉眼仔细观察石子表面沥青剥落情况，由两名以上经验丰富人员分別观察评定剥离程度，最后取平均值。

这种方法优点就是方法简便，结果直观；水温恒定，脱离人为因素；缺点就是静水条件缺少冲刷效果，模拟性差些；另外最终结果评定还是靠人为主观评测，这样仍存在一定影响。

研究沥青混合料采用了添加剂抗车辙剂所以还进行了集料与添加抗车辙剂的沥青的粘附性试验，最终按照规范由两名经验丰富的试验人员综合评定，将最终结果汇总于下表1。

2、试验结果分析

试验结果显示玄武岩与沥青粘附性最好，等级为5，最差的是花岗岩，从岩石的酸碱性上可以解释这种现象，花岗岩组成中二氧化硅含量比较高，属于酸性石料，石料硅铝含量比较会表现出一种亲水憎油的特性，正是这种特性导致花岗岩等酸性石料组成的沥青混合料容易受到水损害，水进入都集料表面因为酸性集料的亲水憎油性质会选择性水置换沥青膜，从而导致所谓的水损害。凝灰岩属于一种中性偏弱酸的岩石，所以它的粘附性略差于玄武岩，但优于花岗岩。所以公路工程上一般不选用花岗岩一类的酸性石料，但是有时候限于资源分布、运输成本等条件制约，不得不采用这类集料，但是使用之前必须采取补救措施即添加外加剂，这里我们看到集料与添加抗车辙剂的沥青粘附性结果中，花岗岩的粘附性明显改善达到了4级已经满足了工程技术要求，其实这是因为抗车辙剂熔化后一部分以离散状态均布凝固在沥青中形成一种固化结构，增强了沥青的粘稠度，还有一部分车辙剂粘附在石料表面形成沥青集料之间的一个搭接板，产生很大的粘结力，减少了集料的水损害。

3、总结

总结以上内容，对于沥青混合料水稳定性的研究，应该遵守以下步骤：

首先，对集料对沥青混合料的水损害影响程度做出分析：通过分析，得出不同集料该如何应对沥青混合料的水损害，从而指导工程具体应用，尽量可以就地取材，减少投资，节约成本。

其次对级配对沥青混合料的水损害影响程度做出分析：不同级配具有不同的路用工程，应用于不同的具体情况，所以广义来讲，级配并没有绝对的好坏，本文我们只是从水损害角度来探讨不同级配对水破坏前后的反应程度。

再次，通过以上分析对比，探究减少水损害的措施。

参考文献

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