水泥沥青混凝土路面材料研究

摘 要：采用水泥净浆抗压强度试验和扫描电镜观察方法，研究了不同类型水泥与水泥沥青混凝土路面的适应性，发现硅酸盐水泥净浆早期抗压强度高，结果表明硅酸盐水泥适合于水泥沥青混凝土路面。通过水泥沥青混凝土路面在弯坡桥桥面铺装中的应用实例，研究了添加了1.5%（占水泥质量）水泥沥青混凝土外加剂的水泥沥青混合料路用性能，发现水泥沥青混合料各项指标均有提高，其中动稳定度指标大于10000次/mm，试验结果表明水泥沥青混凝土外加剂对水泥沥青混凝土路面具有重要作用。

关键词：水泥沥青混凝土路面；CAC；水泥乳浆；CACa；车辙；离析

中图分类号：TV311文献标识码： A

一、沥青混凝土路面的分类

沥青混凝土按所用结合料不同，可分为石油沥青的和煤沥青的两大类；有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。按所用集料品种不同，可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类，以碎石采用最为普遍。

按混合料最大颗粒尺寸不同，可分为粗粒（35～40毫米以下）、中粒（20～25毫米以下）、细粒（10～15毫米以下）、砂粒 （5～7毫米以下）等数类。

按混合料的密实程度不同，可分为密级配、半开级配和开级配等数类，开级配混合料也称沥青碎石。其中热拌热铺的密级配碎石混合料经久耐用，强度高，整体性好，是修筑高级沥青路面的代表性材料，应用得最广。

各国对沥青混凝土制订有不同的规范，中国制定的热拌热铺沥青混合料技术规范，以空隙率10%及以下者称为沥青混凝土，又细分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型的孔隙率为3（或2）～6%,属密级配型;Ⅱ型为6～10%,属半开级配型;空隙率10%以上者称为沥青碎石，属开级配型；混合料的物理力学指标有稳定度、流值和孔隙率等。

二、施工工艺要求

（一）一般要求

1.热拌沥青混凝土混合料按集料最大粒径分，有特粗式，粗粒式，中粒式，细粒式，砂粒式五种。

2.沥青混凝土面层集料的最大粒径应与分层压实层厚相匹配。

（二）准备工作

1. 应复查基层和附属构筑物质量，确认符合规范要求。施工材料经过试验合格后使用。机械需配套且有备用的，并保持状态完好。

2. 沥青加热温度及沥青混合料拌制，施工温度应根据沥青标号，黏度，气候条件，铺筑层的厚度及下卧层厚度，按照《城镇道路工程施工及质量验收规范》（CJJ1-2008）的要求选用。当沥青黏度大，气温低，铺筑层厚度小时，施工温度宜用高限。

3.重要的沥青混凝土路面宜先修100--200米的试验段，主要分试拌，试铺两个阶段，取得相应的参数。

（三）拌制运输

沥青混合料的拌制必须在沥青拌合厂（场，站）进行。应有良好的防雨排水设施，并配备试验室，以保证质量合格。

城市主干路，快速路的沥青混凝土宜采用间歇式（分拌式）拌和机拌合。它具有自动配料系统，可自动打印每拌料的拌合温度，拌合时间，拌合量等参数。

为配合大批量生产混合料，宜用大吨位自卸汽车运输。出厂的沥青混合料应逐车称重，并测量运料车中的沥青混合料的温度，签发一式三份运料单。一份存拌合场，一份交摊铺现场，一份交司机。

卸料时，要均匀卸料，防止粗细分离。做到保温，防雨和保护环境。

三、水泥沥青混凝土路面CAC

水泥沥青混凝土路面是通过采用灌注的方式，将掺有水泥沥青混凝土外加剂CACa的水泥浆体填充在空隙率约为15%～30%的“骨架-空隙”母体沥青混合料结构中，经水泥水化养生硬化后形成“刚柔并济”的新型路面结构。CAC路面既具有沥青混凝土路面主要使用品质，又具有水泥混凝土路面技术特性，结构示意如图1。

CAC路面可广泛应用于高等级公路重载、长大陡坡路段的沥青路面车辙处治、水泥混凝土桥面铺装、隧道路面、大型停车厂等新建或养护维修工程，也可用于沥青路面局部沥青处治工程，具有良好的抗车辙和耐久性能，同时有效降低路面水敏感性，施工方便、性能优越。

四、 水泥乳浆材料

CAC路面由沥青混合料和水泥乳浆组成，其中水泥乳浆由水泥、CACa外加剂和水组成。

（一）水泥

在CAC路面结构中，水泥水化速度应满足工程要求。水泥水化快，水化产物将粘结、附着在沥青路表面上，无法渗透到路面孔隙中形成CAC路面结构；水泥水化慢，水泥水泥产物早期强度低，开放交通时间延长。不同类型水泥水化速度不同，较常见的水泥类型包括硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。

1、不同类型水泥净浆抗压强度分析

为了分析不同类型水泥净浆的强度，按GB/T17671-1999将粉煤灰、矿渣和硅酸盐水泥制备成净浆试样，尺寸规格为2×2×2cm，其配料如表1。

（二）水泥沥青混凝土外加剂CACa

1、外加剂概述

水泥遇水后迅速发生水化反应，形成胶凝产物，很难渗透到沥青路面空隙中，因此必须添加专用的外加剂。水泥沥青混凝土外加剂CACa是水溶性液体高分子材料，与水泥具有良好的适应性，能够显著增加水泥乳浆材料的分散性、渗透性和早期强度，同时与沥青具有较好的亲和性。

CACa产品按用途可分为普适型CACa-P和早强型CACa-S两种。普适型CACa-P产品渗透性和早期强度适中，适用于一般工程；早强型CACa-S产品可促进水泥乳浆快速凝结产生强度，适用于高海拔、寒冷、多雨地区。水泥沥青混凝土外加剂CACa如图5所示。

2、功能特性

CACa产品水溶性好，温和、无毒、无污染，使用方便，性能优越，主要功能如下：

（1） 渗透能力强。强化水泥乳浆的渗透性能，在水泥水化之前快速渗透、填充到沥青路面结构孔隙中，防止水泥乳浆覆盖在路表面上。

（2） 早期强度高。可促进水泥乳浆水化并形成强度，缩短开放交通时间。

（3）交联性稳定。可将水泥水化产物与沥青混合料连接起来，形成稳定强化的路面结构。

3、 作用原理

水泥沥青混凝土外加剂CACa具有高渗透性、稳定性和早强性，可使水泥乳浆迅速均匀渗透填充到母体沥青混合料内部空隙中，水泥水化产物起到物理填充作用，形成半刚半柔性路面结构。水泥沥青混凝土外加剂CACa中含有高分子表面活性剂，可降低水泥乳浆的表面张力，从而降低了接触角，使水泥乳浆与沥青路面能够充分润湿，达到快速、均匀扩散渗透的效果；水泥沥青混凝土外加剂CACa中的高分子表面活性剂具有特殊的分子结构，当水泥乳浆渗透、扩散、填充到沥青路面孔隙中后，在水泥沥青混凝土外加剂CACa的作用下，水泥乳浆及其水化产物快速与沥青紧密结合，形成稳固的结合体；水泥沥青混凝土外加剂CACa均匀稳定，水泥乳浆填充到沥青路面孔隙后，水泥乳浆迅速水化凝固，产生的水化产物具有很高的强度，增加了路面的刚度。

4、 路用性能

某高速公路弯坡桥桥面铺装层采用CAC-20型路面结构，母体沥青混合料空隙率设计为20%，水泥乳浆配比：普通硅酸盐42.5水泥；水灰比0.65； CACa外加剂占水泥质量的1.5%。水泥沥青混凝土路面CAC路用性能检测结果如表3所示。

结论

CAC路面属于半刚半柔型路面结构，可应用于对抗车辙性能要求较高的特殊路段；可作为下面层或基层（5～15cm）使用，也可作为沥青路面局部离析处治技术措施，对于低等级道路也可直接作为面层使用。水泥乳浆材料是CAC路面的重要组成部分，通过试验分析及

扫描电镜观察，硅酸盐水泥水化速度快、早期强度高，是CAC路面优选的水泥类型；CACa外加剂对水泥乳浆的渗透性、水化速度、早期强度及与沥青混合料的结合强度起重要作用；结合工程应用情况，CACa外加剂尽管用量少，但在CAC路面起“四两拨千斤”的作用，是CAC路面不可或缺的材料。

参考文献

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