硅藻精性沥青混合料水稳定性能研究

中图分类号：TV431+.5文献标识码： A 文章编号：

摘要：将硅藻精土掺配在沥青混凝土中，可以改善沥青混凝土的物理力学性能，提高路面工程的质量。本研究采用室内试验的方法，得出马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比两个试验指标，对普通沥青混凝土、硅藻精性沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土进行水稳定性能研究。通过室内试验，证实硅藻精土能较好地改善沥青混凝土水稳定性能，是一种非常好的改性剂。

关键词：硅藻精土；改性沥青混凝土；水稳定性能

Abstract:It is said that the addition of diatomite improved the physical-mechanical performance of asphalt concrete and the quality of road surface engineering. Laboratory experimental investigation was adopted in this research , the Marshall stability of impregnated asphalt concrete and the freeze-thaw split strength were tested, the water resistance of general asphalt concrete, SBS modified asphalt concrete and the diatomite modified asphalt concrete was researched. According to the laboratory experimental investigation, it is approved that diatomite can improve the water resistance asphalt concrete properly and the diatomite is a sort of very good modifier.

Key words: diatomite；modified asphalt concrete；water resistance

0前言

根据统计显示，半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级沥青路面结构的主要类型。高速公路的使用实践表明，半刚性基层沥青路面普遍存在的技术问题为早期破坏现象严重。[1]而水损坏是沥青路面结构性早期破坏的重要因素，尤其在季节性冰冻地区和多雨潮湿他区，沥青路面更易产生松散、坑槽等水损坏破坏形式，它的产生严重危害道路的使用寿命和质量，成为沥青路面的主要破坏形式之一。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻（一种单细胞的水生藻类）遗骸和软泥固结而成的沉积矿，除去与其共生的粘土、砂砾、碎屑矿物等杂质后，把硅藻富集到92%以上称为硅藻精土。硅藻精土具有体轻、质软、多孔、耐酸、比表面积大,化学性质稳定,热稳定性和吸附能力强等特性。因此在沥青路面材料中添加一定量的硅藻精土可大大改善沥青混合料的性能。

本文通过对沥青混凝土水稳定性机理的分析和室内试验结果的总结，采用马歇尔残留稳定度和冻融前后劈裂强度比两个指标来评价硅藻精性沥青混凝土的水稳定性能。

1 沥青混合料水损坏机理

沥青路面水损坏包括两种过程：首先，水浸入沥青中，使沥青粘附性减小，导致混合料的强度和劲度减小；其次，水进入沥青薄膜和集料之间阻止沥青与集料相互粘结，由于集料表面对水比对沥青有更强的吸附力，从而使沥青与集料表面的接触面减小，使沥青从集料表面剥落，路面出现松散、剥离、坑槽等病害。[2]

矿质集料天然的亲水性决定了水损坏的多发性和潜在必然性。研究证明：沥青路面结构中的沥青对集料颗粒尖锐的棱角处很难裹覆，并且该处沥青膜非常之薄，最薄处只有几个分子厚度，所以极易开裂使水乘虚而入，形成沥青、矿料和水的三相不稳定体系，影响了路面的稳定性能。

2 试验材料

2.1 沥青

本研究所用沥青是壳牌70#道路石油沥青（A）级（以下简称为普通沥青）和SBS改性沥青（I-C型）两种，硅藻精土采用云南大理庆中牌，型号是RR-300。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）规定的方法测定了沥青的针入度、软化点等指标。

2.2 沥青混合料

沥青混合料的矿料级配为AC-13 C型，集料采用玄武岩石料，级配按规范严格控制在中值范围内，通过马歇尔试验，确定最佳的沥青用量。然后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）规定的方法进行浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂试验。

3 试验结果与分析

本文研究了四种沥青混合料，即普通沥青混凝土、普通沥青掺加硅藻精土的沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土、SBS改性沥青掺加硅藻精土的沥青混合料混凝土。选取掺量分别为6%、8%、10%、12%、15%，通过浸水马歇尔稳定度试验结果选择一个相对较优的掺量，再进行冻融劈裂试验研究。

3.1浸水马歇尔稳定度试验

试验依据：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）

试验方法：将成型的标准马歇尔试件（直径101.6±25mm,高63.5±1.3mm,双面击实各75次）置于（60±1）℃的恒温水槽中保温48h,测其稳定度，浸水后的稳定度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残留稳定度。

试验设备：DF型沥青混合料稳定度测定仪。

图1 浸水马歇尔稳定度比较图

从图1中可以看出，在未掺加硅藻土之前，SBS改性沥青混凝土的稳定度较高。而掺加硅藻土之后，SBS改性沥青混凝土的稳定度并没有明显的改变趋势；普通沥青混凝土却有着非常明显的变化趋势，随着硅藻精土掺量的增加，稳定度逐步上提高，当掺量达到15%时，稳定度达到最大值，较之未掺加硅藻精土的混合料稳定度提高了15%，并且超过了同类型的SBS改性沥青混凝土，从图上看还有继续增大的趋势。

图2 残留稳定度比较图

从图2中可以看出，硅藻精土对SBS改性沥青混凝土残留稳定度并无明显的影响；而对普通沥青混凝土的残留稳定度的影响较明显，呈现出先降后升的趋势，残留稳定度在8%处达到最低值，在15%处达到最值，从曲线的整体趋势来看，还有继续增大的趋势。说明，硅藻精土达到一定掺量时，对沥青混凝土的水稳定性改善效果还是很明显的，具有一定的规律性。

3.2 冻融劈裂试验

试验依据：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）

试验方法：采用两组试件，一组是未冻融试件，在25℃下进行劈裂试验；另一组是冻融试件，先经过真空饱水，在-18℃条件下冰冻16个小时，再60℃条件下浸泡24个小时，然后再在25℃条件下劈裂试验。两组试件分别测定劈裂强度。

试验设备：LQD-2多功能路基材料强度试验系统

根据浸水马歇尔试验结果可知，硅藻精土掺量为15%的沥青混合料的效果相对较优。因此选取择硅藻精土掺量为15%的沥青混凝土进行此试验。

图3劈裂强度比较图

从图3中可以看出，普通沥青混凝土中掺加15%的硅藻精土后，劈裂强度比值提高了10%；而采用SBS改性沥青后，劈裂强度比提高了15%，在SBS改性沥青混凝土中掺加硅藻精土后，劈裂强度比反而有所下降。说明，硅藻精土和SBS改性剂都能够很好的提高沥青混凝土的水稳定性能，但是硅藻精土对SBS改性沥青混凝土的水稳定性能却没有任何的改善作用，与此同时，普通沥青混凝土中加入硅藻精土后其水稳定性能已经接近SBS改性沥青混凝土的水稳定性能。

4 结论

1、硅藻精土对于沥青混凝土的水稳定性能的改善效果比较明显，当达到一定掺量比例时，其改善效果接近同类型的SBS改性沥青混凝土，从经济的角度出发，硅藻精土值得推荐。

2、硅藻精土对SBS改性沥青混凝土的水稳定性能改善效果不大，其中原因有待于进一步试验研究。

3、从材料性质上分析，硅藻精土为多孔性填料，比表面积较大，有很强的吸水性。将硅藻精土加入到沥青混凝土中，当水分侵入时，沥青混凝土中的硅藻精土会吸附一定量的水分，从而减少了水分和集料接触和结合的机会，对于提高沥青混凝土的水稳定性有很大帮助。

参考文献

[1]张登良.沥青路面工程手册.人民交通出版社,2004

[2]赵永利，吴震，黄晓明.沥青混合料水稳定性的试验研究.东南大学学报，2001