抗剥落剂对沥青路面性能影响

摘 要：随着现代交通的发展，轴载越来越大，交通量越来越大，因而对沥青路面的强度和耐磨性要求也越来越高，为了适应现代交通的发展，沥青路面的工程实践中越来越多地选用酸性石料作为混合料的骨料，而酸性石料与沥青之间粘附性、水稳性较差，为了弥补这种不足，掺加抗剥落剂是提高酸性石料与沥青之间粘附性最常用且高效的方法。

关键词：沥青 抗剥落剂 混合料 使用性能

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0047-02

1 认识沥青路面水损坏现状

沥青路面水损坏问题的本质是沥青胶浆与集料在交通荷载、环境老化、动水压力作用下的粘附能力下降，三者对路面的破坏又相互促进，其中交通荷载和动水压力的影响尤其显著。沥青路面水损坏是高温多雨地区高速公路最常见的早期病害之一，严重地影响了路面的外观和行车舒适度，而且水损坏会反复发生，造成了大量的养护和维修工作，经济上也带来了越来越多的代价，沥青路面的水损害破坏已经向我们敲起了警钟，它已经成为我国高速公路沥青路面破坏的一种主要模式，急需研究者们拿出更为可行的措施来解决这一问题。

2 抗剥落剂使用性能评价

沥青路面的水损害主要原因是沥青膜从集料表面剥落下来，原因是水分浸入到沥青与集料界面上，而后在车辆荷载的作用下，沥青的胶粘作用变弱，失去沥青原本的作用，尤其是现在公路交通轴载越来越大，加速了这一现象的发生。那么，从原理推及解决预防途径，主要从以下两方面来做：

（1）防止或减少水分进入沥青混合料内部，侵入到沥青与集料的界面中去。

（2）提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力。

而掺加沥青抗剥落剂可以从这两方面着手预防

2.1 沥青与集料间粘附性原理

（1）沥青与矿料之间存在物理吸附作用，按照机械粘附理论，矿料与沥青之间粘附性的大小取决于沥青在矿料表面的吸附、渗透和毛细作用，沥青在矿料表面的铺展程度对沥青路面抗水损能力有很大影响；抗剥落剂可使沥青混合料的水稳性提高，原因是抗剥落剂是一种表面活性剂，它可以改善沥青在矿料表面的铺展程度，从而使沥青牢牢地与集料粘附，沥青与集料间不容易侵入水分，同时沥青与集料间的粘结力也更强。

（2）沥青与矿料之间还存在化学吸附，粘附性在一定程度上主要靠这种化学吸附，沥青中的酸性成份与碱性矿料表面的碱性活性中心发生反应，所以碱性矿料与沥青的粘附性较好。酸性矿料与矿料间缺乏这种化学反应，所以粘附性差。这种化学反应，主要是因为沥青与矿料之间存在着较大的极性差别，抗剥落剂具有特殊的端基结构，一端为非极性的碳氢链伸入沥青中；另一端为带正电的胺基碱中性基团，它可与酸性矿料表面负电中心反应，这样，抗剥落剂就在沥青与酸性矿料表面之间起到了桥梁作用，将沥青与酸性矿料拉在一起，从而提高沥青与酸性矿料的粘附性。因此，抗剥落剂的桥梁作用是改善沥青与酸性集料间粘附性的主要原因。

2.2 抗剥落剂与路面抗水损能力

2.2.1 沥青混凝土水稳定性的影响因素研究

针对抗剥落剂的作用原理，考虑采用动水压力试验和沥青与粗集料粘附性试验两种方法，从不同角度评价沥青混凝土的水稳定性，从而对比研究出抗剥落剂对沥青混凝土水稳定性改善的程度，为挑选抗剥落剂进行实验探索，进而验证抗剥落剂改善粘附性与水稳定性间的相关关系。

（1）试验分析不同空隙率、不同沥青类型的沥青混凝土试件的劈裂强度随动水冲刷时间变化的规律。

（2）分析空隙率、沥青类型、碎石石质和抗剥落措施对沥青混凝土抗水损坏性能的影响。

（3）考虑到沥青和沥青胶浆的粘度对粘附性具有较大的影响，全部在100℃的试验条件下评价粘附性存在不合理之处，设计特殊粘附性试验方法。通过对不同类型沥青或胶浆的粘度试验确定在相当的粘度下试验需要采用的温度，可用布氏粘度计或DSR进行实验。

（4）设计密闭的高温水煮装置，针对沥青与粗集料的高温特殊粘附性进行研究，比较采用不同类型沥青、抗剥落、沥青胶浆对不同性质碎石的粘附性。

2.2.2 添抗剥落剂后水损坏能力提高原理

在沥青中添加液体抗剥落剂，显著改善沥青与集料间的粘附性，从而使残留稳定度和冻融劈裂试验结果提高很多，冻融劈裂试验模拟路面经历反复多次的季节变化，从而验证，无论是短期的一个雨季，还是长期的经过几个季度的冻融，都显示比较好的效果。

2.3 抗剥落剂对沥青混合料其他性能的影响

试验表明抗剥落剂能改善沥青路面抗水损坏能力，但如果仅从这一个方面来评价沥青抗剥落剂的性能，显然是不全面的，如果这种抗剥落剂在改善沥青与集料的粘附性上表现优良，却极大降低了路面的其他性能，此种情况对工程实际运用肯定是不利的。所以在对抗剥落影响路面使用性能进行评价时，应全面的考查它对沥青混合料各种性能的影响，结合经济因素，综合评价。

（1）马歇尔稳定度试验。

浸水马歇尔稳定度试验常用来检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力。比较各种不同配制试件残留稳定度改变值，再与规范值进行对比，分析出规律。

（2）车辙试验。

车辙试验方法结果直观，与实际沥青路面的车辙相关性好，我国《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》也选用其测定沥青混合料的高温抗车辙能力，并作为沥青混合料配合比设计的辅检验。研究出最后实验结果，比较他们各自的动稳定度提高情况，试验温度常常选择60℃，充分模拟夏季路面温度。

（3）弯曲疲劳试验。

为了比较两种集料沥青混合料的疲劳性能和加入的抗剥落剂对其作用，常选择0.2、0.3、0.4和0.6四个应力水平进行小梁弯曲试验，研究其疲劳寿命增加情况。

（4）弯曲强度试验。

沥青混合料小梁弯曲试验通常用来测定沥青混合料在规定温度和加载速率时弯曲破坏的力学性质，评价其常温、低温抗弯曲性能。

（5）弯曲蠕变试验。

通过实验测出蠕变柔量和蠕变速率，比较规范要求的蠕变速率，评价抗剥落剂对沥青路面低温抗缩裂能力的影响。

（6）冻断试验。

在低温时，沥青混凝土具有弹性材料特性。当温度下降时就会引起混凝土体积收缩，收缩的趋势将产生温度应力，随着温度不断降低，温度应力增大，当此应力大于等于混凝土抗拉强度时，沥青路面就产生裂缝。所以用冻断试验检验沥青混凝土在低温时的冻断温度和断裂应力。

根据“八五”研究成果可知沥青路面抗裂性能与冻断温度的相关关系最好，与冻断应力也有较好的关系。试验检验冻断应力变化情况。

（7）短长期老化后沥青混合料的水稳定性试验。

按照中华人民共和国行业标准JTJ052―2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》之T0734―2000热拌沥青混合料加速老化方法进行完老化试验，然后再进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。

3 经济效应分析

（1）实验表明，使用沥青抗剥落剂的沥青路面，早期水损现象至少推迟1～2年出现，可推迟养护费用投入的时间，从而节约费用。

（2）使用沥青抗剥落剂的路面可以使用酸性石料，而一些酸性石料又表现出非常好的耐磨性，不仅满足了路面密水、平整的要求，而且具有大的构造深度、良好的抗滑性能和路面排水性能。极大地减少交通事故发生，带来巨大的经济效益和社会效益。

（3）由于可以使用酸性石料，像一些花岗岩等酸性石料产区，可以就地取材，减少大量的石料运输费用。

4 结语

通过上述分析可以得出如下结论，抗剥落剂可提高沥青对酸性、中性、碱性矿料的粘附性能，对酸性集料的粘附性改善更有显著。由于粘附性得到提高，从而改善路面的抗水损能力，同时采用优质抗剥落剂，提高抗剥落剂的耐高温性能，使沥青老化前后性能影响不大，甚至有所提高，提高抗水损能力的基础上，还提高沥青混合料各方面的性能，高温车辙，低温开裂，疲劳耐久性方面都有不错的表现。在石料的选用上，可以就地取材，节省沥青路面造价，而对水稳定性的提高，推迟早期水损，又能节约养护费用，综合考虑使用的经济价值，从各方面影响沥青路面经济效应。

参考文献

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