浅谈沥青与集料粘附性的影响因素
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【摘要】本文从宏观的角度上，对粘附性的影响因素进行了较为综合分析，不仅考虑了沥青混合料性质对粘附性的影响，还考虑了施工以及环境与荷载因素的影响。
【关键词】粘附性；影响因素；综合分析
中图分类号：P632+.6 文献标识码：A 文章编号：
前言
我国交通运输的快速发展，公路里程数不断增长，但是随之而来的高等级路面的早期破坏特别是水损害日益加剧，成为降低路面服务性能和路面结构稳定性的最重要破坏因素。
（一）原材料的影响
1、沥青性质的影响
沥青作为一种化学组成结构极为复杂的化合物，一般认为由沥青质、饱和分、芳香分和胶质四种组分组成。研究表明:饱和分和芳香分作为油分是非极性物质，分子量小，主要以范德华力与矿料表面发生吸附，故与集料的粘附力弱，在极性很大的水的作用下，很容易脱附。而沥青质与胶质的平均分子量较大，极性大，且表面有活性物质，与集料表面发生化学吸附，故吸附力较强。另一方面，胶质和沥青质含量越多，沥青粘性越大，粘性大的沥青对于抵抗水的置换要比粘性小的沥青好。综上，沥青质与胶质含量越多，沥青与集料粘附性越好。
2、集料性质的影响
集料对于粘附性的影响，关键是集料对水吸附能力的大小，亲水性集料对水的吸附能力比沥青大，而憎水性集料恰好相反。通常亲水性集料硅质含量较高，显酸性，而憎水性集料硅质含量较低，呈碱性。因此，碱性较强的集料与沥青的粘附性好，酸性集料与沥青的粘附性差。另外，集料表面含有的铁，钙，镁，铝等高价阳离子，这些高价离子与沥青产生化学吸附，形成稳定的吸附层，而钠，钾等低价阳离子与沥青发生化学吸附产生的吸收层很不稳定。所以集料表面含有的高价阳离子越多时，集料与沥青的粘附性越好。
集料表面的洁净程度对集料与沥青的粘附性影响很大，泥土，粉尘将成为粘附沥青的隔离剂。
除此之外，集料的致密程度也有一定的影响。过分坚硬致密的石料如果在破碎后不能形成粗糙的表面，沥青又不能吸入矿料内部，这会使得沥青膜过薄，不利于集料与沥青的粘附性。
（二）配合比及空隙率的影响
配合比设计不合理，造成空隙率过大，必将导致路面泌水性差，对沥青与集料的粘附性带来不利影响。已有研究表明：沥青混合料空隙率小于4%~5%时，沥青混合料的空隙互不连通，水不易进入混合料内部，沥青混合料结构处于不透水状态；沥青混合料空隙率大于15％时，混合料处于内部空隙相互连通，水可以自由流动的状态。在这两种情况下，水和荷载共同作用下，不会产生动水压力，对粘附性影响不大，满足规范要求的粘附性等级即可满足水稳定性要求。然后当沥青混合料空隙率介于5%~15%时，水极易进入混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的动水压力，此时沥青与集料之间最易发生剥落而导致水损坏。所以当沥青混合料压实后实际空隙率处于5%~15%时，应提高粘附性要求。
（三）施工碾压的影响
在沥青路面施工阶段，如雨天施工时，一部分水分经碾压被封闭在沥青混合料中，将严重影响集料与沥青的粘附性，这也为路面运行阶段的水损坏埋下隐患。除此之外，在寒冷、潮湿的气候条件下施工将影响沥青混合料的压实和粘结，严重影响沥青与集料的粘附性。
除了施工时节的不利影响外，施工工艺的不足也严重影响了沥青与集料的粘附性。目前我国沥青路面通常采用多层沥青面层。由于分层过多，造成了每层的厚度较薄，而摊铺温度往往都很高，下卧层的温度很低，巨大的温度差使摊铺的混合料在接触面上热量迅速散失，摊铺层下部温度迅速降低，沥青的稠度迅速升高，容易出现集料外露的现象。而且使摊铺层底部难以压实。压实不足，使得空隙率满足不了要求。压实不均，使层间接触面上形成了薄弱带。水极易进入空隙从而成为沥青从集料界面脱落的祸根。
（四）离析和不均匀的影响
产生集料离析的原因主要有：
拌和过程的不均匀，材料自身的不均匀是集料离析最主要的原因，特别是对间断级配的混合料；
2) 运输过程中集料和温度的离析；
3)摊铺过程中的离析；
4) 混合料压实的不均匀，每个摊铺层厚度较薄，碾压时沥青层很难在厚度方向上形成均匀的揉搓和碾压，这造成了上相对密实，下疏松的不均匀结构。
集料的离析和不均匀，使得沥青混合料的实际级配偏离设计级配，粗集料集中的地方空隙率过大，而沥青含量偏少，使得集料外包裹的沥青膜不均匀，易形成薄弱面，这势必降低沥青与集料之间的粘附性，使得混合料在水和荷载的共同作用之下很快发生剥落，从而造成早期水损坏。
（五）水及荷载对粘附性的影响
沥青与集料粘附性产生问题的根源就是水。水分的来源主要是路表渗入路面结构的地面水；路基顶面通过毛细作用上升的水分；以及制备沥青混合料时，集料孔隙中含有的微量水分。由于水的存在，使得沥青与集料的粘附性成为问题。集料相比沥青有更好的亲水性，水一旦进入到沥青与集料的接触面，那么就会置换出集料接触面的沥青，降低沥青与集料之间的粘附性，使得沥青从集料表面脱落下来。
当路面上有水时，汽车的通过会形成一种水力冲刷现象，在轮胎前面的水受轮胎挤压挤入路表面的空隙中，造成水压力，轮胎通过后在轮胎的后方又形成负压，将空隙中的水吸出,这种挤入和吸出的反复循环，便形成了水力冲刷，使集料松散、很大程度降低沥青与集料粘附性，从而沥青从集料表面剥落。另外，超载也越来越成为当今路面破坏的一个重要因素，超载的轮压使得沥青与集料界面上发生剪切破坏，甚至集料之间也发生剪切破坏，这使得水分很快浸入，使得粘附力丧失，从而产生不可逆转的水损害破坏。
二、总结
影响沥青与集料粘附性的因素不仅有沥青混合料本身的性质，施工碾压，离析和不均匀，水和荷载的因素也不容忽视。本文从宏观角度分析影响沥青与集料粘附性的因素，这对于沥青路面材料与结构设计，以及施工控制的统一是有利的。
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【作者简介】 周靓（1989—），女，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。