不同粗集料与沥青粘附性试验研究

王道洪 朱德武 李鑫鑫 魏 进

(1.潍坊市路桥工程建设二处，山东 潍坊 261031；2.山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061; 3.山东省建筑科学研究院，山东 济南 250000)



不同粗集料与沥青粘附性试验研究

王道洪1朱德武1李鑫鑫2魏 进3

(1.潍坊市路桥工程建设二处，山东 潍坊 261031；2.山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061; 3.山东省建筑科学研究院，山东 济南 250000)

采用改进的水煮法，研究了石灰岩、玄武岩集料与沥青的粘附性，并通过微观特征，分析了三者的粘附性机理，研究表明：石灰岩集料呈现较强的碱性，纹理结构不规则，其与沥青的粘附性优于玄武岩集料。

石灰岩集料，玄武岩集料，沥青，粘附性

0 引言

目前，我国沥青路面混合料采用的集料主要有玄武岩和石灰岩。研究表明，玄武岩的力学性能指标(如压碎值、耐冲击性、磨光值等)虽然优于石灰岩，但与沥青的粘附性不如石灰岩。目前关于二者与沥青粘附性机理的研究并不多见，本文通过改进的水煮法测定评价了玄武岩、石灰岩集料与两种沥青(70号沥青、SBS改性沥青)的粘附性，并从微观特征上分析了二者粘附性差异的内在机理。

1 试验材料

1.1 集料

粗集料采用石灰岩与玄武岩两种类型，集料的物理力学性能指标如表1所示，两种粗集料均满足规范[1]中高速公路及一级公路表面层所用集料技术要求。

1.2 沥青

本文采用SBS改性沥青和70号沥青，其基本性能指标如表2所示，均符合规范[1]技术要求。

表1 集料物理力学性能指标

表2 沥青基本性能指标

2 试验及结果分析

2.1 粘附性评价

本研究采用改进的水煮法来评价两种岩性的粗集料与两种沥青(70号沥青、SBS改性沥青)的粘附性。相对于传统的水煮法，本文所采用的水煮法没有固定的沸煮时间，边沸煮边观察集料表面沥青剥落情况直至两种集料表面的沥青剥落情况出现明显差异。

70号沥青裹覆两种集料水煮15 min后出现明显差异，外观形态如图1所示。为了使试验效果更显著，采用冻融后的试样进行SBS改性沥青与集料粘附性的试验，即将SBS改性沥青裹覆两种集料后置于有水的烧杯中，然后将其放入恒温冰箱，在-16 ℃条件下冰冻16 h，而后取出放置于60 ℃恒温水槽中保温2 h以上，然后进行水煮，45 min后集料表面的沥青膜状态如图2所示。

由图1,图2可以看出，无论是70号沥青还是SBS改性沥青，玄武岩集料表面的剥落情况均比石灰岩集料表面严重，说明石灰岩集料与两种沥青的粘附性都优于玄武岩集料。

2.2 石灰岩与玄武岩化学成分分析

集料的化学成分分析采用X射线荧光光谱仪进行，两种集料的化学成分分析结果如表3所示。

表3 集料化学成分分析结果

由表3可以看出，玄武岩的化学成分以SiO2为主，而石灰岩的主要化学成分为CaO。按照酸度即SiO2重量百分数可知，本研究采用的玄武岩为中性岩，而石灰岩呈碱性。

2.3 岩相分析

因为不同的矿物具有不同的物理特征，矿物成分的变化则引起岩石纹理的变化，并直接影响集料的力学特性。微观测试采用SU-70场发射扫描电镜，如图3所示是两种集料的微观结构图。

由图3可以看出，石灰岩与玄武岩的表面纹理明显不同，石灰岩呈现无规则的凹凸形态，而玄武岩为平行的条纹状，这主要是由于二者的矿物组成不同造成的。石灰岩的主要矿物为方解石，其主要是超细颗粒矩阵和等颗粒，石灰岩的结构是紧密和块状的。玄武岩的主要矿物为斜长石、辉石及玻璃质等，斜长石中的条纹晶体结构呈现无规则的相互重叠排列，大多数品种会在表面产生细而且平行的条纹，普通辉石有平行柱状的两组解理。

由上述试验及分析结果可以定性的判定石灰岩与两种沥青的粘附性优于玄武岩，主要原因在于石灰岩呈较强碱性，与沥青的化学结合力大于玄武岩；石灰岩凹凸不平的表面纹理有利于吸附沥青，嵌入凹处的沥青与凸起的纹理在表面形成嵌锁状态，提高了沥青与集料的粘附力。

3 结语

本文通过室内试验对比分析了玄武岩、石灰岩集料与两种沥青的粘附性和微观特征机理。主要结论如下：

1)石灰岩集料与两种沥青的粘附性优于玄武岩集料。

2)与玄武岩集料相比，石灰岩集料含有较少的SiO2，这意味着石灰岩集料呈现较强的碱性，它与沥青之间应有较高的化学粘附力。

3)通过岩相分析研究了玄武岩、石灰岩集料的组织结构与矿物组成，石灰岩集料表面纹理结构比玄武岩集料的更加丰富，更有利于吸附沥青。

[1] JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

Research on the adhesiveness between different coarse aggregates and two kinds of asphalts

Wang Daohong1Zhu Dewu1Li Xinxin2Wei Jin3

(1.No.2 Department of Weifang Road Bridge Engineering Company, Weifang 261031, China;2.School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;3.Building Scientific Research Institute in Shandong Province, Jinan 250000, China)

Water boiling method was conducted to evaluate the adhesiveness between two kinds of aggregate and asphalt binder. And the mechanization was analyzed based on the microscopic features. The results showed that, the limestone aggregate had strorg allkaline, the texture was irregular, and its asphalt adhesion better than that basalt aggregate.

limestone, basalt, asphalt, adhesiveness

1009-6825(2017)08-0115-03

2017-01-08

王道洪(1965- )，男，高级工程师; 李鑫鑫(1992- )，女,在读硕士

TU535

A