沥青与集料的粘附性能探讨

阙瑜

（南充职业技术学院，四川 南充 637000）

沥青混凝土路面会受到交通超载负荷、天气状况、季节潮湿、施工工艺、材料质量、配合比等因素的不同程度影响，其中但最常见的影响因素是水和矿料的腐蚀作用。通过长期公路沥青砼路面破坏的情况得知，破坏根源是矿料与沥青之间粘附性低。

粘附性是沥青混凝土一个重要的工程特性指标。沥青混凝土的稳定性和强度都基本建立在沥青和集料之间的粘结力和骨料之间的嵌挤作用。在雨水与行车轮胎形成的负压作用下，粘结力不足很快就会导致沥青混凝土中的沥青和骨料分离，根据沥青路面早期破坏的成因分析可知，不同地区、不同季节的破坏，都是水毁，分析其本质原因就是沥青和骨料之间的粘附力变低并在水压冲击下造成。

1 消石灰抗剥落原理

沥青与集料的粘附粘结力的本质是这两种材料的界面离子的亲和力也就是分子引力和表面张力，尤其取决于两种物质的表面电荷以及由此产生的引力。因此，各种抗剥离措施，就是通过添加剂企图使集料四周的表面覆盖一层碱性电离层，让酸性的沥青能与集料有更强的结合性，以此达到提高沥青和集料粘结力。

正是由于少量羧酸与亚枫在沥青中以游离态存在，所以沥青呈弱酸性，这两种物质比较容易附着在集料的表面，但是当水分子介入后，由于水分子是极性很强的物质，其比沥青更容易与集料表面离子结合，使得沥青就从集料表面脱落了，石灰石的成分是（CaCO2），高温后得到生石灰了（CaO），加水消解后得到（Ca（OH）2），它是一种强碱，而一般石灰石矿粉是弱碱性。强碱属性的氢氧化钙与沥青中的酸类物接触后，会发生化学反应，硷土为化学反应的生成物，这种生成物具有比水更强的吸附力，其可牢固的粘附在集料表面上，而且稳定性也很好，所以沥青就不会从颗粒物上剥落了，耐久性、稳定性都大大提高了。

要提高沥青与骨料之间的粘附性，一般来说，有三种措施：（1）使用高质量集料；（2）使用针入度较小的沥青；（3）外加剂。

1.1 高质量集料

通常情况下，花岗岩、石英岩等酸性岩石与沥青粘附性差，在水的作用下造成沥青脱落，骨料松散等水害形破坏，而石灰石等碱性骨料与沥青的粘附性能较好能够满足工程性能。

1.2 针入度较小沥青

常用的沥青为70号和90号沥青，针入度分别为60—80和80—100，根据经验，由于我国地域辽阔，纬度跨域较大，南北温度差异较大，南方由于离赤道更近温度较高，该地区宜选用针入度为70号的沥青，北方由于离赤道更远温度较低，该地区寒冷地区宜选用针入度为90号的沥青，根据交通量的大小再选用沥青等级，重交通宜选择A级沥青。

1.3 外加剂

常用的外加剂是有机类和无机类两种，一种是消石灰外加剂，另一种是高分子化学外加剂，使用有机高分子化学外加剂的长期稳定性较差，使用几年后性能衰减明显。

在我国长期实践中，石灰石粉末被作为填料加入到沥青混凝土中已被广泛使用，根据（公路沥青路面施工技术规范）中有以下规定“当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度较小沥青，并采用下列抗剥离措施。”

（1）用干燥的磨细消石灰作为调料的一部分重量宜控制在1.5%-2%；（2）在沥青中添加剥离剂；（3）将粗集料用石灰浆处理后使用。

由于有机高分子化学外加剂价格较贵，会增加沥青混凝土的造价，消石灰是无机物，不存在耐热性或长期效果的问题因此，工程施工都采用在沥青混凝土中掺加适量的消石灰，这样不仅满足了使用要求也降低了工程造价成本。

2 消石灰的选用

为确保消石灰的作用，必须对消石灰质量进行严格控制，消石灰的消解程度和最大粒径是控制的重点和难点，消石灰颗粒与粗越不利于与沥青混合料的拌和，因此，为了更好发挥消石灰与沥青的粘结力，消石灰颗粒应有90%以上能通过0.075mm的筛选孔，如果消石灰中有未完全消解的生石灰，在雨水的作用下将给沥青路面带来严重的质量隐患，特别是南方多雨季节必定造成水毁，消石灰质量进行严格控制尤为总要，确定其完全消解后方可投入生成使用。

3 消石灰的拌和

如何采用使消石灰能均匀的分布在集料表面对消石灰拌和工艺来说是非常重要的，直接影响消石灰的作用效果，分布越均匀沥青混合料抗水损害能力越强。

消石灰的拌和工艺总的说来就两种，与沥青预先拌和处理是一种，与集料预先拌和是另一种。第一种方法就是将消石灰作为改性剂与基质沥青均匀拌合后改成沥青胶浆（碱性的消石灰中和沥青中的酸性物质），然后沥青胶浆再与集料在沥青混凝土拌合楼中进行最终出料拌和。第二种方法就是将消石灰直接和集料预先进行拌和，让消石灰粉末均匀覆盖在集料的表面后，再加入沥青混凝土拌合楼中进行高温拌和，这种工艺也叫做干掺法。干掺法按照掺加工艺又可以分为两种：另一种是间接干掺法。即在生产矿粉时按照一定的比例将消石灰加入到矿粉中，这种方法适合大规模的工业化生产，而且能比较准确计量消石灰的掺量。另一种是直接干掺法。直接干掺法是在生产沥青混凝土时，在拌和厂将消石灰直接加入到拌和楼里与集料一起拌和。

4 结论

总之，消石灰在沥青混凝土内部，即集料和沥青之间的界面上，一方面与沥青的羧酸反应，一方面牢牢吸附沥青，在长期作用过程中，就算沥青路面有水浸入，它不但不会被毁掉，而是与水和空气发生化学反应形成更加坚固的稳定的碳酸钙，稳定的碳酸钙包裹集料使得沥青和集料的粘附力更加稳固，因而消石灰具有长期的使用性能，而一般的有机抗剥落剂会随着使用时间的延长，作用效果会衰减的弊端。

掺加消石灰的沥青混合料在沥青混凝土抗剥离性能有显著提高，特别适用于部分重交通、多雨、高寒地区使用，值得推广应用，建议施工时采用间接干掺法。此外，经消石灰处理后的集料应立即使用。