水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面强度形成机理

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【摘 要】本文介绍了水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面结构的特点，并进一步阐述了水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面强度形成的机理及其特征。

【关键词】水泥乳化沥青砂浆；贯入式；半刚性路面；强度形成机理

[文章编号]1619-2737（2016）05-18-273

【Abstract】This article describes the characteristics of emulsified asphalt cement mortar penetration semi-flexible pavement structure， and further elaborated mechanism and characteristics of emulsified asphalt cement mortar penetration semi-flexible pavement strength of the formation.

【Key words】Emulsified asphalt cement mortar；Penetration formula；Semi-rigid pavement；Strength Mechanism

1. 前言

（1）水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的施工方法是：首先把级配碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入碎石间隙中，然后经过养生、碾压等成型即成为半刚性路面。

（2）水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面混合料是在集料中加入一定比例的水泥，利用水泥水化吸水加速乳化沥青破乳，水泥水化物和沥青交织裹覆集料形成的立体网络，提高乳化沥青混凝土的早期强度和高温稳定性。水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面混合料以乳化沥青和水泥这两种性质差异很大的材料作为结合料，其强度和刚度均比普通沥青混凝土高，但比水泥混凝土低，其力学特点在于刚柔并济，以柔性为主，兼具刚性，所以也被称为半柔性路面材料或半刚性路面材料。

2. 水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面强度形成机理

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度主要由两部分构成：一是由骨料之间的摩擦力提供的强度；二是由水泥沥青复合材料的粘聚力和凝聚力提供的强度。

2.1 摩擦力提供的强度。

（1）在半刚性路面传统施工工艺情况下，粗集料都要么先与胶结料（沥青或水泥或兼而有之）拌和，要么在骨架空隙型的沥青路面中贯入乳浆，这些都使粗集料周围沾满胶结料，然后再做成路面，这样形成的路面结构中承重骨架形式是：“石――沥青――石”、或“石――薄层水泥石――石”、或“石――沥青+薄层水泥石――石”；而在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面中，粗集料先嵌挤锁结，最小距离的接近，最大面积的接触，水泥乳化沥青砂浆在贯入的过程中不会把粗骨料形成的骨架撑开，骨架形式基本是：“石――石”。 “石――石”骨架结构与“石――沥青――石”或“石――薄层水泥石――石”或“石――沥青+薄层水泥石――石”相比，骨架能提供的摩擦力达到最大，抗压强度和抗剪切强度都高得多。

（2）图1是在沥青混凝土路面上做水泥乳化沥青砂浆路面取心的照片，上部为水泥乳化沥青砂浆贯入式路面结构，骨料排列紧密，形成“石――石”骨架结构；下部为沥青混凝土路面结构，骨料悬浮于沥青胶浆中，形成“石――沥青――石”结构。

2.2 粘聚力和凝聚力提供的强度。

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面由粘聚力和凝聚力提供的强度的形成包括水泥水化和乳化沥青破乳两个环节，两者均为物理――化学反应，而且相互之间是交叉进行的。

2.2.1 水泥水化。

水泥水化在水泥表面的铝酸盐矿物和石膏溶于水生成钙矾石，沉积在水泥颗粒表面形成薄膜包裹层，水泥颗粒相互吸引，形成絮状结构，终凝结束水化反应仍在继续进行，生成的各种水化物不断地填充水泥浆絮凝结构中的孔隙，使胶体更加紧密，强度逐渐增大。

2.2.2 沥青乳化破乳。

乳化沥青属于热力学不稳定体系，最终平衡应该是油水分离，破乳是其必然结果。乳化沥青与集料拌和时的破乳可分为在集料表面的破乳和乳化沥青自身的聚结破乳。乳化沥青在集料表面的破乳是乳化沥青与矿料接触后，由于离子电荷的吸附（这是沥青颗粒与集料结合的一种重要力量，促使强度的形成）和水份的挤出，许多沥青微滴相互聚结，成为连续整体薄膜的过程；乳化沥青自身的聚结破乳是乳化沥青中胶团因发生不可逆的聚结破坏，油水分离，最终使沥青成为连续相的过程。

2.2.3 结合料在强度形成中的作用。

2.2.3.1 水泥的作用。

水泥在路面混合料强度形成过程中的重要作用除了加速乳化沥青的破乳速率以外，还有以下以下几方面：（1）水泥水化产物形成空间网状结构对混凝土的“加筋”作用，；（2）水化物切断混凝土内部相连的微孔，形成均匀密实，孔隙闭合的整体，提高了混凝土的总体强度，同时水泥水化时体积增加，生成的水化产物填充了乳液中水分蒸发形成的空隙，使混凝土更加密实，也相应地提高了混凝土的稳定性和耐久性；（3）加入少量水泥后，乳化沥青与集料粘附等级将会提高，乳化沥青一集料粘附性能得到提高。

2.2.3.2 水泥、乳化沥青共同的作用。

（1）在水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面新拌混合料中，水泥的水化作用和乳化沥青的破乳这两个过程是同时发生，相互促进，交互作用，所形成的水泥石和沥青相互填充，相互包裹，相互交叉，是一种新型的二级网架结构，填充于骨料所形成的一级网架之间，而且与骨料紧密胶结，形成刚柔相济的空间网架结构，强化了路面抵抗变形的能力。

（2）水泥水化产物使得水泥浆体中固相比列增大，提高早期强度，同时较多的反应产物会填补浆体一集料界面区内的空隙，增强界面区强度，提高路面整体性能。因而，与沥青混凝土相比，水泥乳化沥青砂浆贯入式路面具有较高的强度；但由于乳化沥青中的沥青含量较高，油分较大，而且沥青与水泥的粘附性比与集料的粘附性强，故水泥乳化沥青混合料中的部分乳化沥青与水泥会凝聚成团，对混合料强度的形成产生一定影响，防止路面强度过高。

2.3 水泥乳化沥青混合料浆体――集料界面区结构特征。

（1）在乳化沥青混合料中，是否使用水泥将引起混合料路用性能的变化，也会使浆体及浆体一集料界面区微观结构和性能发生变化；浆体及界面区结构与性能的变化又可以解释混合料路用性能变化的原因或机理。

（2）在乳化沥青混合料中，掺加水泥后的乳化沥青混合料浆体一集料界面间距减小，界面区出现较为明显的凝胶，增加了浆体-集料界面的粘附性能；而且乳化沥青混凝土掺加水泥后，界面区单纯的光滑的沥青浆体变的有突起，立体结构较强，与集料的粘附面积增大。因此，相同乳化沥青用量条件下，随着水泥用量的增加，混合料水灰比降低，生成了较多的凝胶物质，增加了浆体本身的强度及浆体一集料界面粘附性能，提高了混凝土的稳定度、抗压强度等力学性能，改善了路面的高温稳定性、低温抗裂性和水稳性等性能。

3. 小结

综上所述，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面的强度主要是由骨料之间的摩擦力和水泥乳化沥青的凝聚力及粘聚力形成的。

水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面形成了“石-石”结构，并且改善了水泥乳化沥青混合料浆体――集料界面区结构特征，骨料之间的摩擦力和骨胶之间的粘结力都达到最大值，路面获得了强大的抗压强度和抗剪强度，路面的承载能力和高温稳定性大幅度提高。因此，水泥乳化沥青砂浆贯入式半刚性路面结构能够保证路面具有足够的强度，有效防止高温下沥青软化时混合料产生过大的变形或者位移。

参考文献

[1] 荆树国，梅青，许克胜.半刚性路面结构理论初探[J].公路，2001（9）.

[2] 林珂， 岳强， 张金玉.半刚性面层材料的研究概况[J].山东交通学院学报， 2006（6）.

[3] 张思源， 魏建民.水泥――乳化沥青混合料配合比设计与施工技术研究[J]. 重庆交通学院学报， 2000（1）.

[4] 王振军， 沙爱民， 杜少文.半刚性面层复合材料浆体――集料界面显微硬度研究[J].材料科学与工程学报， 2007（4）.

[5] 霍轶珍， 梁轶， 黄宝涛， 黄芳.半柔性路面路用性能的试验及机理分析[J].公路， 2009（2）.

[6] 杜少文.水泥乳化沥青混凝土路用性能与强度形成机理研究[D].长安大学硕士论文， 2007.