消石灰在沥青混凝土磨耗层中的应用

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摘要:通过西部沿海高速公路阳江雅白一级联络线沥青砼路面采用掺加消石灰代替2%矿粉做为抗剥离措施的实例，对分析消石灰对改善沥青混凝土面层的水稳定性及经济性提供了参考。

关键词:沥青混凝土；消石灰；水稳定性

1. 概述

对沥青路面来说，沥青与集料表面牢牢地粘结，沥青膜不能逐渐产生剥离，是非常重要的性质，为了建造稳定耐久的沥青路面，沥青与集料的粘附性和抗剥离性能是防止路面破坏的最基本的条件之一，从沥青膜剥落机理可知，为了有良好的抗剥落性能，最好选用碱性石料，选用粘度大的沥青，但由于在不少地区，玄武岩、灰绿岩等碱性优质石料非常缺乏，往往需要就地取材采用花岗岩、砂岩、石英岩等酸性石料，这些石料石质坚硬、致密、耐磨性强，能充分发挥集料间的嵌挤作用，惟有它们含有较多的二氧化硅成份，与沥青粘附性不佳，因此，必须采取有效的抗剥落措施，现行《公路沥青路面施工技术规范》提到当高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度较小的沥青并采取下列抗剥离措施，使沥青与矿料的粘附性符合规范要求，这些措施是：

1、用干燥的、细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1%—2%；

2、在沥青中掺加抗剥落剂；

3、将粗集料用石灰浆处理后使用。

2.阳江联络线项目提高沥青与集料粘附性研究成果。

我们选用磨耗层ak-16a目标配合比10—20mm石：瓜米石：石屑：砂：矿粉=40：20：20：15：5为基本配合比，分别采用掺2%消石灰、2%水泥及4‰抗剥落剂三种抗剥落措施进行配合比设计和配合比验证以便进行对比，其结果如下：

从以上结果可看出：

a、三种配合比最佳用油量基本上都在±0.1%以内，属误差允许范围，用油量比较无明显差异

b、从稳定度、残留稳定度、动稳定度三项指标综合来看，掺抗剥落剂要优于掺消石灰及掺水泥。沥青混合中添加抗剥离剂不但能改善沥青灰的水稳性，而且也明显提高沥青路需抗永久变形能力。

c、掺消石灰在残留稳定度及动稳定度措施上均明显优于掺水泥。

2．2 抗剥离剂使用的长期性及耐久性有待解决。尽管掺加适量抗剥离剂使沥青与集料的早期粘附性得到改善，但实际当沥青混合料不断与水接触，能否长期的改善粘附性尚属疑问。现时市场抗剥落剂很大部分是从高脂肪酸衍生出来的长链胺类化合物，在实际生产使用中，沥青料时在较高温度下搅拌，贮存，摊铺及碾压，向这些对于那些受热稳定不好的抗剥剂是致命的，所以抗剥落剂长期性及还是一个有待解决问题，针对几点，我们认为抗剥落剂在使用上还需慎重。

2．3 消石灰作为热料沥青混合料提高沥青与集料粘附措施，在国外得到最为普遍的承认。主要包括以下几点：

1、消石灰可以提高沥青的粘性，同时使集料的表面性质得到改善；

2、消石灰能降低集料表面的电荷，降低表面能，而表面能小的集料不与氢键结合，水稳定好。

3、消石灰粉能使集料表面活化，提高与沥青粘结力；

4、消石灰在集料矿料间结合成独立的结晶质的石灰石，与沥青粘结性起到叠加作用。

而在实际施工中，该措施使用也较为简单，只需用它代替一部分矿粉即可。

2.4经济性比较。

对于施工企业来说效益是生命线、施工成本是一个必须考虑的问题，我们对几种剥落措施进行了经济比较，单位取每百吨沥青混合料采用剥落措施成本：若石质为玄武岩、灰绿岩等碱性石质材料则基本不采用剥落剂措施，但由于受材料分布限制如要追求采用玄武岩、灰绿岩石质则往往要从上百公里以外远运，以远运费用为0.5元/吨/公里计，则增加成本惊人，运距100km则每百吨碎石远运增加成本： 100t×60%×100km×0.5元/吨/公里=3000元

60% — 碎石占沥青混合料比重

若采用抗剥落剂则增加成本为：

100t×4.5%×0.4%×100km×2400元/吨=432元

4.5% 沥青混合料中沥青用量

4% 沥青中用量抗剥剂

若采用水泥代替2%矿粉，则增加成本为：

甲供：100t×2%（400元/吨－168元/吨）=464元

自供：100t×2%（300元/吨－108元/吨）=264元

若采用水泥代替消石灰作为剥落措施，则增加成本

100t×2%（180元/吨－168元/吨）=24元

从上面分析可以看出来采用消石灰是最经济的，在三者性价比中消石灰同样是最高的，水泥则由于其水稳定性及高温稳定性差于消石灰，而且其性价比最低。所以当采用酸性石料在沥青面层使用时，消石灰应该是沥青混合料抗剥离措施中最有效、经济、简便的措施。

2．5 在实际中，由于消石灰在来源上还是有一定限制的，阳江联络线项目部之所以选择消石灰作为抗剥落措施不仅由于它的简单、有效，同时也是因为阳江地区消石灰来源较为丰富，有了正规厂家供应，这一点同水泥作比较，水泥已经成为一种工业成形产品，本身已批量化、系列化。产品有完整的检验方法来保证其质量的稳定，而且来源广泛，这些也是今后施工选用抗剥离措施需要考虑问题。

3.阳江联络线项目部关于抗剥离措施在实际施工中的运用

3．1 阳江联络线在大面积铺筑以消石灰为抗剥离措施的沥青路面同时，针对各项技术指标，进行了较长时间统计，以利于今后总结。

①浸水稳定度为9.5~10.7kn；

②残留稳定度为92%~98%；

③动稳定度抽检值为2042次/mm；

④路面压实度代表值为97%~99%。

以上数据可反映出消石灰在高温稳定性及水稳性方面是较好，符合在配合比设计时的预期目标。

3．2 针对水泥与抗剥落剂，阳江联络线项目部选择两个试验段进行了抗剥离研究，现场取样试验及检测结果见下表

通过这些数据可见消石灰与水泥在施工比较中在技术指标上还是占有优势的，而抗剥落剂则还需长期验证调查，才能得出真实使用效果。

3.3对于抗剥离措施的研究，我们将在第二年雨季过后进行路面回访调查，对三种抗剥措施施工路面进行对比，以获得抗剥离措施进一步的研究。

4.结语

经过大量的研究及西部沿海高速公路阳江联络线项目沥青路面施工的检验，证明在沥青混凝土中掺加消石灰作为抗剥离措施在技术上及施工上都是可行的，并且和采用掺水泥及剥落剂等措施比较。其具有以下优点:

①.耐久性好

②．经济。从几种抗剥落方法比较可以看出采用掺消石灰的措施能节省投资。