集料含泥量对沥青混合料水稳定性影响探究

程景芳

（中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门361021）

1 含泥量对水稳定性的影响

集料特性与集料表层的洁净程度会在很大程度上影响沥青混合料的水稳定性，集料对水的吸附能力会极大地影响剥落问题的产生概率。就沥青而言，亲水性集料吸附水的能力更强，而憎水性集料并无此种优势。集料表面的洁净程度与集料、沥青之间的黏附性之间有极大的关联性。泥土、粉尘能够有效隔离黏性沥青，特别是泥土，若是遇水，或是泥土被水分浸润，就会使得沥青剥落现象出现的概率提升。目前，沥青混合料运用的集料和其他行业存在严重的混杂现象，生产时也并未做到专项生产，此外，采集、运输及堆放期间还存在很多其他因素，因此会产生集料洁净度不高的问题。

含泥量与混合料水稳定性之间的关联性相对较大。而出现此种现象的根本原因还是泥土、灰尘等杂质在集料表层覆盖、包裹，这极大地影响了沥青和集料间的黏结性。若是含泥量提升，泥土、灰尘等在集料表层实际裹覆的厚度就会提升，并导致沥青膜及集料间的黏结力受到影响。此外，集料表层的黏土颗粒具备较强的吸水性，使得水的渗透更加便利，吸水之后出现膨胀现象的概率相对较高，因此沥青集料剥落的概率相对较高。根据相关报道可知，由于水分及温度的影响，高塑性指数泥土会导致沥青出现乳化现象，并因此出现剥落问题，若是泥土量相对较大，还会出现硬度及脆度提升的现象，导致路面损坏概率提升。因此，增加含泥量会导致沥青混合料的水稳定性产生极大的改变，并导致沥青混合料的质量降低。

若是含泥量相同，粗集料残留稳定性及劈裂程度相对于细集料明显较大，并且由于含泥比例不断提升，粗、细集料水稳定性也会因此出现较大的变化；此外，细集料水稳定性大小会因为含泥量比重的改变而显著改变，并且改变的程度相对于粗集料而言明显较大。由此可见，细集料洁净程度的高低会导致混合料水稳定性产生变化，并且两者之间的关系是正相关的，而相对于粗集料而言，细集料的敏感性也明显较强。

含泥量会在一定程度上影响粗、细集料残留的稳定性，劈裂性也会因此受到较大影响，并且其改变的趋势相对含泥量改变的趋势而言明显较缓。出现这种现象主要是因为：（1）针对冻融劈裂的影响因素进行研究时，其条件控制非常严格，而浸水马歇尔试验的条件就较为简单。在试验期间，针对沥青混合料采取从负温至高温冻融的措施。负温时，混合料缝隙内水填充之后，因为处于结冰状态，体积会明显提升，使得沥青膜承受较大的压力，而形成的冻涨力同样会对混合料内骨料嵌挤力产生影响【1】。（2）低温时，沥青脆性会明显提升，塑性变形性能同样会受到影响，明显减弱，混合料水稳定功能也因此受到极大的影响。（3）相较于浸水马歇尔试验而言，冻融劈裂试验期间试件击实的频次较少，因此压实度受到极大的影响，沥青混合料水稳定性也会因此出现弱化的现象。

2 沥青混合料水稳定性实验

针对沥青混合料水稳性进行评估的方式相对较多，静荷载实验是一种使用频率较高的方式；而动荷载实验技术中主要是浸水车辙方法，主要是针对实际的施工环境进行模拟。在上述技术中，冻融劈裂技术和施工现场环境、条件密切联系，所需设备也相对简单，其接受度及认可度也相对较高。

2.1 浸水马歇尔试验

本实验的参数主要是残留稳定度，并以此分析沥青混合料的水稳定性，残留稳定性越高，混合料水稳定性则越强。根据浸水马歇尔试验中所规定的条件可知，在设计泥土比重的时候，应该按照1%～7%的粗集料质量占比来设计，并且变化梯度为1%，掺水充分混均之后，采取烘干措施，并将其当成马歇尔试件制作的原材料。实验期间，试件分为2 组，每组试件数量都大于4 个。一组于60℃条件下，以水浴的方式进行30～40min 的保温处理，之后再进行稳定度的检测；而另一组则于60℃条件下，同样运用水浴的方式进行48h 保温处理，之后再进行检测，并且分别将2 组残留稳定度数据记录下来。图1 所示为不同含泥量和集料残留稳定性关系示意图。

图1 不同含泥量和集料残留稳定性关系

2.2 冻融劈裂试验

本实验是特定情况下，以冻融循环方法处理沥青混合料，并由此分析试件在浸湿之前与之后劈裂损坏现象产生的强度比TSR。基于此分析试件的水稳定性，若TSR 较高，水稳定性也相对较强。在实验过程中，完成试件制作处理工作之后，将试件分为2 组，并且每组数量都超过4 个。在平台上放置第一组试件，于10～30℃的条件下暂时存储；第二组接受浸水处理，在温度为15～30℃的条件下浸水0.5h，随后在压强为0.09MPa的条件下，采取0.25h 的抽真空措施。紧接着在温度为-18℃时，接受16h 的冷冻措施，之后在水槽中接受保温措施，水槽内的温度控制为60℃，然后在25℃的条件下，以恒温水浴的方式处理2h，最后进行劈裂强度检测。试验评估的关键性指标是冻融劈裂强度比TSR，图2 所示为不同含泥量时冻融劈裂试验结果。

图2 不同含泥量时冻融劈裂试验结果

2.3 黏附性试验

沥青及集料黏附性试验主要运用的方式是水浸。针对粗集料采取烘干措施，于粗集料内加入规定密度的泥土，采取淋湿拌与烘干措施后备用；随后加热沥青，温度控制在150～160℃，有效混合粗集料，并且让集料被沥青充分包裹；在温度恒定的水槽内放置试件，时间为0.5h，并根据公式计算剥离百分率，用1～5 级分析沥青与集料的黏附性情况，如图3 所示为不同含泥量沥青与集料的黏附性等级测试数据。

图3 不同含泥量沥青与集料的黏附性等级测试数据

由图3 可知，洁净粗集料与沥青两者的黏附性明显较强，含泥量的增加会导致沥青黏附性出现明显的等级降低问题。

3 沥青混合料中泥土污染解决策略

通过清洁集料，烘干处理之后备用，能够使得现存问题得到有效处理，但当前并不能在我国有效推广。因此，可以借助沥青或是煤油进行预处理，虽然这种方式会增加项目建设成本，但其能够使得路面耐久性得到增强。因此，有效节省了路面养护维修费用，具备较大的运用价值，并且可实施性较强。

针对测试结果进行研究得知，采取常规沥青针对细集料进行预处理，可以在较大程度上提升混合料水稳定性。液体抗剥落剂是一种表面活性剂，运用此种活性剂之后，沥青表层张力会因此得到提升，表层润湿度同样得到提高，沥青及集料黏附效应也得到强化。但集料内的泥土会使得沥青及集料之间被隔离，而借助液态抗剥落剂，就不可能实现和集料之间的接触，因此无法发挥原本的效果。在混合料中加入消石灰，使得集料内出现离子交换、火山灰等反应，在很大程度上影响泥土塑性特性【2】，泥土的凝结性也显著增强，因此混合物的水敏感性也能显著增强。

4 结语

综上所述，混合料作业后，由于混合料内存在水，再加上行车荷载及泥浆乳化的原因，沥青膜剥落的概率相对较大，还容易出现混合料松散等问题。沥青路面在投入运营之后，通常可以观察到坑槽的问题，主要是由于收尾底脚集料内的含泥量相对较高，而颗粒具有无丰富棱角且圆滑的特性，在烘干、筛分、除尘处理之后，也不能有效排除，因此集料表层会残留粉尘，如此沥青及集料两者黏结性会出现明显的弱化现象，这时要运用相关手段进行处理，进而提升整体质量。