消石灰替代矿粉对沥青混合料性能影响研究

2016-09-19王迎春宁夏公路勘察设计院有限责任公司银川750042

山东工业技术 2016年18期

王迎春（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，银川 750042）

消石灰替代矿粉对沥青混合料性能影响研究

王迎春
（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，银川 750042）

在沥青混合料中用消石灰替代部分矿粉，研究了替代后对沥青混合料水稳定性的影响，实验结果表明：用消石灰替代部分矿粉可以明显提高沥青混合料的水稳定性，而且消石灰的替代量存在一个最佳掺量，最佳掺量为3%，消石灰替代量为最佳掺量情况下残留稳定度超过了原马歇尔稳定度。

消石灰；沥青混合料；稳定度；残留稳定度

通过调研发现，近年来我国已经通车的部分高等级公路沥青路面出现了早期破坏现象，调查研究发现水损害是最主要的原因之一［1-3］。虽然在施工过程中水损害检测指标（残留稳定度）是合格的，但是由于材料本身的特性、重载车辆反复碾压、施工水平参差不齐等原因的共同作用下，沥青路面的水损害还是经常发生，因此，如何提高沥青混合料的水稳定性是目前研究的重点方向［4］。

提高沥青混合料水稳定性的措施目前主要有两种，一种是在沥青中掺加抗剥落剂，此种方法效果显著，可以将粘附性等级从3级提高到4级甚至5级，但是有学者认为随着时间的推移，抗剥落效果会下降；另一种方法是优化级配设计，尽量减少混凝土的孔隙率，严格保证压实度。此种方法切实可行，但是提高效果有限。最近几年国内有参照国外相关做法，以消石灰代替部分矿粉，发现可以明显改善水稳定性［5］，有学者研究了改善机理，但是在改善效果方面研究较少。本文通过消石灰替代部分矿粉，研究对沥青混合料水稳定性的影响。

1　原材料

矿粉：石灰岩磨细矿粉，银川南达矿粉厂出品，级配曲线如下表。

表1　合成级配曲线

2　研究方法

为研究消石灰对沥青混合料水稳定性的影响，以目标配合比为标准配合比，以不同消石灰掺量替代矿粉，替代后矿粉和消石灰的比例分别为5∶0、4∶1、3∶2、2∶3、1∶4、0∶5，分别制作标准马歇尔试件，测定马歇尔稳定度和残留稳定度，残留稳定度按照规范要求用60℃水温下浸泡48小时的稳定度和马歇尔稳定度的比值表示。

通过马歇尔稳定度实验确定的目标配合比中最佳油石比为4.8%，稳定度为10.54KN。

3　实验结果与分析

消石灰掺量对水稳定度的影响。按照上述实验方法制作试件并测定，计算残留稳定度来反应水稳定性的变化，具体实验数据如图1所示。

由图1可以看出，用消石灰替代部分矿粉对水稳定性的提高有明显的作用，而且从图上可以看出消石灰替代矿粉有个最佳掺量，达到最佳掺量后，随着消石灰数量的增多，不仅不会继续提高残留稳定度，反而会降低残留稳定度。分析认为原因是由于消石灰比表面积比矿粉大，其吸附能力也大，当消石灰掺量过大时，不仅会吸附大量自由沥青，同时还会吸附部分结构沥青，从而造成沥青混合料干硬，粘结性降低，导致稳定性降低。

图1　不同消石灰用量下残留稳定度曲线

从图1还可以看出，随着消石灰用量的增加，残留稳定度逐渐提高，消石灰掺量为3%时残留稳定度达到最大值100.9%，60℃水温下浸泡48小时的稳定度超过了原稳定度，同时也可以发现，消石灰掺量从0%—3%之间变化时，残留稳定度逐渐提高，而且斜率也基本相同，分析原因认为消石灰替代矿粉均匀分布在沥青混合料中后，消石灰中的碱性成分和沥青中的酸性成分发生化学反应，形成具有较强吸附性的产物，从而使沥青牢固的吸附到集料表面，由此提高了沥青混合料的水稳定性。