沥青抗剥落剂在沥青混合料中的应用
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摘要：PA-1抗剥落剂加入沥青混合料能提高沥青混合料的水稳定性。本文对于路面沥青中掺加PA-1型抗剥落剂时存在的酸性集料(花岗岩)与沥青的粘附性问题，开展课题研究。通过专门实验，得出以下结论：沥青与矿料的粘附性为四级。混合料的浸水残留稳定度为91％，冻融劈裂强度为87.8％，添加PA-1抗剥落剂沥青混合料性能大大高于普通沥青混合料，再进行路用试验，效果较好，节约了维修费用，具有远期经济效益。
关键词：道路工程 水稳定性 抗剥落剂
Abstract: PA-1 anti-stripping agent in the asphalt mixture asphalt mixture can improve the stability of water. This paper for asphalt pavement with add PA-type 1 anti-stripping agent there when the acidity of the aggregate (granite) and asphalt adhesion of the problem, and carry out the subject research. Through the specialized experiment, draw the following conclusion: the asphalt and adhesion of the mine materials for four levels. The mixture soaking remnants stability for 91%, freeze-thaw splitting strength for 87.8%, add PA-1 anti-stripping agent asphalt mixture performance greatly prep above is common asphalt mixture, again carries on the road with the experiment, the effect is good, save maintenance cost, has the long-term economic benefits.
Keywords: road engineering water stability anti-stripping agent
中图分类号： U41文献标识码：A文章编号：
道路沥青路面的水损害是我国高速公路沥青路面以及普通市政沥青路面早期病害的主要形式之一，水损害的主要破坏形式有3种:松散、坑洞和唧浆。引起道路沥青路面水损害的因素非常多，比如路面空隙率过大、道路排水系统排水不良、路面铺设时压实不足等，但根本原因是沥青与集料的粘附性不足，沥青从集料表面发生剥落造成。为了减少沥青路面的水损害，向沥青混合料中加入抗剥落剂以提高沥青混合料的抗水损害能力是国内外的共识，也是最具有实用性的做法。目前常用的抗剥落剂类型有化学类、消石灰以及水泥，但是哪种类型的效果最优是个现今没有定论的问题。同时，目前通常采用残留稳定度试验和冻融劈裂试验评价沥青混合料的水稳定性，尚存在问题:(1)只能够反应沥青混合料在未经使用后的水稳定性，并不能反应沥青混合料在使用一定期限后或经老化后的性能。(2)其次是只注重抗剥落剂对未老化沥青混合料水稳定性的改善效果而没有考虑抗剥落剂在沥青混合料使用多年后的效果。因此，有必要通过长期性能试验评价不同抗剥落剂的性能。
一 研究背景
1.1 研究的目的
现代公路交通的发展对路面性能提出了越来越高的要求。路面应同时具有抗高温车辙、抗低温开裂、抗滑、耐疲劳、抗水损害，以及防止面层水渗入基层的各种性能。我们对较多出现的沥青面层松散病害进行质量分析，认为病害发生的主要原因之一是沥青混合料中的石灰岩石料耐磨性差，石料之间的嵌挤能力不能良好形成，在荷载的反复作用下，发生松散、脱落。
1.2 研究的可行性
沥青混合料是由沥青和矿质材料以及外加剂组成的复合应用材料，主要用在路面铺设。其使用强度取决于所用材料的质量和组成比例。按力学强度理论，沥青混凝土路面破坏主要是沥青混合料在高温时抗剪切强度不足或低温时抗拉强度或适应变形能力降低引起的。因此就要求设计的沥青砼路面破裂面上可能产生的剪应力小于沥青混合料的容许剪应力。而沥青混合料的容许剪应力取决于沥青混合料的抗剪强度。因此要提高沥青砼的强度的办法就只有增强沥青混合料的粘结力和增大级配集料的内摩擦角。抗剥落剂是一种低剂量高效能提高沥青与集料粘结力的沥青添加剂，能使酸性集料与沥青的粘附性由1―2级提高到4-5级。且酸性集料通常较碱性集料质硬，压碎值小，用酸性集料配制相同级配的沥青混合料，可以获得较碱性集料混合料大的摩擦角。这样就会全面提高沥青混合料的品质，修筑更加质优耐久的高速公路或者市政路面。
二 研究过程
在基质沥青中掺入沥青质量0.3％的PA一1型抗剥落剂。通过一系列试验工作来评定沥青在掺加抗剥落剂后与集料的粘附性能，以及沥青混合料的水稳定性。并将此用于实验高速公路或者市政道路上，经过跟踪观察，以确定此改性沥青混合料的可靠性。
2.1 试验检测内容
① 抗剥落剂物理化学性质试验；② 沥青薄膜加热试验；③ 对沥青粘附性的试验；④ 掺加抗剥落剂的AH一70沥青老化后与花岗岩拌制的Ac一13I型沥青混合料的浸水马歇尔试验；⑤ 掺加抗剥落剂的AH一70沥青老化后与花岗岩拌制的Ac一13I型沥青混合料的冻融劈裂试验；
2.2 抗剥落剂物化性质试验
外观：黑褐色；密度：0.987g／cm ；PH 值：-7。
2.3 沥青薄膜加热试验
对掺加抗剥落剂的AH一70沥青进行薄膜加热试验。将3.2mm厚度的4个沥青试样。分别注入4个已称质量的盛样皿()中(50±0.5g)，放入干燥器中冷却至室温后称取质量()。将盛样皿放入163℃的烘箱里，并保持温度163±1℃ 、5h。加热后取出盛样皿。放入干燥器冷却至室温后，随机取其中两个盛样皿分别称其质量()。沥青薄膜试验后质量损失(LT)按下式计算(精确至小数点后一位。质量损失为负值，质量增加为正值)，试验结果如表1：
进行此试验的目的是测定试验前后沥青质量变化量，为沥青粘附性试验做准备工作。
2.4 对沥青粘附性试验
在上述沥青薄膜加热的试验完成之后，再检验掺加抗剥落剂的沥青与花岗岩的粘附性。将集料过筛，取粒径13.2--19mm形状接近正方体的规则集料5个。用洁净水洗净。置温度为105+5oC的烘箱中烘干，放在干燥器中备用。试验步骤如下：
① 将集料一个个用细线在中部系牢。再置于105±5℃烘箱内1h按T0602-93规程的方法准备沥青试样。
② 逐个取出加热的矿料颗粒用线提起，浸入预先加热的沥青(130-150℃ )试样中45s后，然后轻轻拿出。使集料颗粒完全为沥青膜所裹覆。
③ 将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上，下面垫一张废纸，使多余的沥青流掉，并在室温下冷却15min。
④ 待集料颗粒冷却后，逐个用线提起，浸入盛有煮沸水的大烧杯中央。调整加热炉。使烧杯中的水保持微沸状态。但不允许有沸开的泡沫。
⑤ 浸煮3min后，将集料从水中取出，观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度．并按沥青与集料粘附性的标准评定其粘附性等级。
⑥ 同一试样应平行试验5个集料颗粒，并由两名以上经验丰富的试验人员分别评定后，取平均等级作为试验结果。试验结果表明，添加了PA―I型抗剥落剂并经加热老化后的AH一70沥青与花岗岩粗集料的粘附性等级为4级．能够满足粘附性指标的要求。
2.5 沥青混合料水稳性试验
2.5.1 沥青混合料级配类型及原材料
本次抗剥落剂试验采用的沥青混合料级配类型为Ac一13I型级配，原材料中沥青为AH一70沥青。集料为花岗岩，抗剥落剂为PA―1型．所用油石比为5.5％。Ac一13I型沥青混合料级配见表2：
2.5.2 试验方法及试验结果
① 掺加抗剥落剂的AH一70沥青老化后与花岗岩拌制的AC一13I型沥青混合料的浸水马歇尔试验为了研究该抗剥落剂的抗老化性能。我们将PA―I型抗剥落剂加入AH一70沥青中，搅拌均匀。放入163℃ 的烘箱中老化48小时，然后拌制
沥青混合料，进行浸水马歇尔试验，以检验此种沥青抗剥落剂老化后对混合料水稳性的影响。浸水马歇尔试验是我国最常用的检定沥青混合料水稳定性的试验。试验方法为用马歇尔击实仪对试件两面各击实75次， 成型后试件的直径为101．6±1.3mm，将试件分为二组，分组的方法是根据试件的空隙率进行，保证二组试件的平均空隙率大致相等。一组在60℃ 水浴中恒温半小时，用马歇尔稳定度仪测定其稳定度S，另一组则在60℃水浴中恒温48小时，然后测定其稳定度S计算出残留稳定度。试验结果汇总于表3。
② 掺加抗剥落剂的AH一70沥青老化后与花岗岩拌制的AC-13I型沥青混合料的冻融劈裂试验。
三 结语
(1)抗剥落剂的加入均提高了长期老化沥青混合料的水稳定性。
(2)长期老化后的水稳定性更能代表实际，推荐使用消石灰作为抗剥落剂。
【参考文献】
[1]《沥青材料》张金升，化学工业出版社
[2]《沥青路面施工工艺及质量控制》张宜洛，人民交通出版社
[3]《热拌沥青材料、混合料设计与施工》王，人民交通出版社
[4]《改性乳化沥青与微表处技术》黄颂昌，人民交通出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。