对盐湿热作用下沥青粘结性能的探讨

王定洪

摘要：本文通过水煮法实验，对南方沿海盐湿环境下，沥青与集料粘结性能影响因素进行研究，结果表明盐分进入沥青一集料界面后粘附性显著下降，SBS改性沥青的粘附性稍优于基质沥青。

关键词：沿海盐湿;集料;石灰岩;玄武岩;试验;探讨

中图分类号：U414 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.009

文章编号：1673-4874（2019）08-0031-03

0引言

我国北部湾沿海地区高温、多雨、含盐，属于沿海盐湿热环境，该区域历年来出现的极端最高气温多在36℃～42℃，极端最低气温一般在-2℃～0℃。在盐湿热环境下，道路沥青混合料要求沥青与集料具有良好的粘结性能，工程质量才能得到保证。现该区域因沥青与集料粘结性能的原因，导致沥青路面病害迅速发展情况比较突出，维修成本较高，因而在盐湿热环境下，对沥青与集料粘结性能的研究有着重要意义。本文通过模拟盐湿热环境对不同集料进行了粘结性能试验，以评价沥青与集料在沿海鹽湿热环境下的粘结性能。

1盐湿热作用下，北部湾沿海地区沥青路面病害概况

在盐湿热作用下，沿海地区已通车运营的高速公路沥青路面病害中，绝大多数都是因为沥青与集料间粘结性能不好产生的。可见，研究在该环境下的沥青粘结性能有重要意义。目前沥青路面由于沥青粘结问题产生的典型病害主要有以下几种形式：

（1）沥青路面骨料松散、坑槽

这种病害主要是因沥青与集料间粘结强度不够，进而出现裂缝，在水和车辆荷载作用下，骨料出现松散，车辆反复作用后，发生坑槽。

（2）沥青路面网裂

这种病害主要是因沥青与集料间粘结力强度不够，在沥青干缩时形成裂缝后，在水的作用下，基层发生水损害，产生局部网裂。

（3）沥青路面细集料脱落、露骨

这种病害产生的主要原因是沥青与集料间粘结力强度不够，在车辆作用下，细集料和部分骨料脱落形成。

可见，盐湿环境下，研究沥青和集料粘结性能，对处理路面病害有重要作用。

2沿海地区沥青与集料粘结性能研究

沿海地区的公路建筑矿料原材，长期处于沿海盐湿环境下，未开采的原材料表层或缝隙会有海盐粒子的积累，同时，开采破碎后的集料在堆放过程中也会受到含盐雨雾等的侵蚀，经过含盐雨雾侵蚀过的矿料与沥青的粘附性能是否会受到影响，可通过采用直观的水煮法对经过海水侵蚀过的集料进行试验评价。

2.1试验集料选择

沥青与集料的粘附性首先决定于集料的化学成分，按照二氧化硅的含量可将集料分为酸性（SiO2含量>65%的石料）、基性（SiO2含量在52%～65%的石料）和碱性（SiO2含量<52%的石料）。

试验选用公路建设中最常使用的两种矿料：石灰岩和玄武岩。其中，石灰岩主要成分为Ca0;玄武岩的主要成分为SiO2。表1是两种典型石料的化学成分。

2.2试验方法及分类

目前评价沥青一集料粘附性的方法相对较多，大体可以分为三类：

（1）静态剥落试验，包括粗集料的水煮法和细集料的水浸法;

（2）动态剥落试验，包括沥青与石料的低温粘结性试验、动态冲刷水浸法试验等;

（3）化学分析试验，包括光电比色法、溶剂洗脱法和净吸附法等。

试验采用水煮法进行，按照沥青种类分为两类：

（1）基质沥青-集料粘附性的水煮法试验;

（2）改性沥青-集料粘附性的水煮法试验。

其中，静态剥落试验和动态剥落试验分别分为3组试验进行：第一组为对比组，集料裹覆沥青后在纯水中水煮;第二组为集料裹覆沥青后在浓缩5倍的海水中水煮;第三组将集料在浓缩5倍的海水中浸泡24h后烘干，再与沥青裹覆后在纯水中水煮。其中，为了对应研究沥青混合料盐湿热循环加速试验，试验采用了浓缩5倍的海水对集料进行浸泡。

2.3水煮法试验情况

试验结果（见表2、表3）表明：海水中的盐分会降低沥青一集料的粘附性，加速沥青从集料表面上的剥离;被海水浸泡过的集料，其与沥青的粘附性大大降低;石灰岩相对玄武岩与沥青的粘附性在水环境中更好。SBS改性沥青与集料的粘附性在水或海水侵蚀环境中均优于基质沥青。虽然水煮法评价沥青与集料的粘附性存在一定的主观因素，但能直观看出沥青与集料经过不同环境处理后其粘附性存在较大差异。

2.4结果分析

通常情况下，SBS改性沥青与集料的粘附性优于基质沥青，这与第一组试验（纯水水煮）有一致的结论。第二组试验（浓缩5倍的海水水煮）目的是研究未被海水侵蚀过的集料和沥青裹覆后，受到沿海盐湿环境侵蚀的情况下两种沥青一集料的粘附性，即盐分没有直接存在于沥青一集料界面时，其在盐湿环境中的粘附性。第二组试验结果表明，沥青一集料的粘附性受沿海盐湿环境的影响，有下降的趋势，SBS改性沥青的抗盐蚀性能优于基质沥青。第三组试验（集料经浓缩5倍的海水浸泡后纯水水煮）用于评价海水盐分存在于沥青一集料界面时对其粘附性的影响，结果表明盐分进入沥青一集料界面后粘附性显著下降，SBS改性沥青的粘附性稍优于基质沥青。当海盐已附着在集料表面时，再与沥青裹覆，集料的表面活性发生变化，且在集料表面孔隙或缝隙处有结晶盐残留，形成“集料一海盐一沥青”两个界面，而海盐是一种力学脆弱的结晶或粉末固体，形成沥青一集料中间的软弱夹层，极大地影响了沥青一集料的粘附性。因此，为了保证沥青一集料的粘附性，应避免集料受海盐的侵蚀。

3结语

本文采用水煮法，对我国南方沿海地区盐湿热环境进行了模拟，对两种沥青和两种集料进行粘附性试验。结果表明，盐分进入沥青一集料界面后粘附性显著下降，SBS改性沥青的粘附性稍优于基质沥青。在工程实际中：（1）尽可能不用沿海地区集料;（2）应对运输到沿海工地的集料做好防护和尽快使用，使较少海盐附着在集料表面，提高沥青与集料粘附性;（3）要用改性沥青，提高粘附性。