1、1关于沥青路面水稳定性能检测评价方法的分析摘要:沥青与集料之间会产生黏附作用，它们之间的黏附程度是影响沥青路面耐久性的主要因素。沥青与集料之间的黏附性很容易受到水和矿料的作用发生破坏，这会严重影响沥青路面的耐久性。水损害问题存在已久，它对沥青路面是一个潜在的危险，但是在我国它还未被充分认识。水损害的发生会使沥青与集料脱离，致使路面出现剥离、松散、坑洞等，对道路的使用危害严重。 关键词:沥青路面 水稳定性 检测评价 中图分类号： U416.217 文献标识码： A 文章编号： 1 沥青与集料之间的黏附作用机理研究 水是造成沥青路面破坏的主要原因，水对沥青路面产生的损坏主要包括两个过程：第一，沥青
2、中浸入水造成沥青的黏附性降低，这会降低混合料的劲度和强度；第二，集料和沥青薄膜之间进入水之后，会造成集料与沥青不能相互黏结，与沥青比起来，集料表面更容易吸附水，进而使集料表面和沥青互相接触的表面积减小，致使沥青从集料表面剥离掉落。基于黏附理论，对破坏水稳性的机理进行研究。两种物体黏结时，它们之间会产生分子力的作用或者物理作用，这种现象即为黏附。当前，可以通过很多理论来解释沥青和集料之间的黏附作用，例如，表面能理论、力学理论、分子定向理论以及化学反应理论等。沥青与集料之间的黏结力受多种因素影响，例如: 集料的表面构造、集料的清洁度、集料2的含水率、集料的孔隙率、沥青与集料表面的界面张力、沥青黏性
3、、沥青与集料的化学组成及集料与沥青拌和的温度。 2 水损害的形因及机理研究 沥青路面水损害破坏是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度变化的反复作用，水分逐步侵入到沥青与集料得界面上，从而降低了集料与沥青之间的黏附性，使集料之间逐渐丧失黏结力，集料表面上的沥青薄膜逐渐剥离，沥青的混合料松散进而发生掉粒现象，最后导致沥青路面发生推挤变形、产生坑槽等损坏情况。 集料之间的黏结力以及集料与沥青之间黏附力的消失是导致水损害产生的内因，水渗入沥青路面之后，经受交通荷载和温度变化的反复作用，这是导致水损害的外因。以水损害的内外因为基础，可以从两种途径对沥青路面的水损害情况进行研究：第一，从内因考
4、虑，将集料和沥青之间的黏附性提高，从而达到使沥青混合料的水敏性降低的效果；第二，从外因考虑，采取措施阻止水渗入沥青路面，从而达到使沥青混合料的水敏性降低的效果。 外因方面，达到降低沥青混合料水敏性的目的可以通过两个途径实现：第一，对沥青混合料的体积结构进行优化，即优化沥青的用量、空隙率以及集配；第二，在沥青路面表面设置合理的封层和隔离层。 多年来，国内外的研究人员均在对水损害的原因进行研究，主要有以下三点：（1）集料与沥青之间黏附力的丧失是使两者剥离的主要原因；（2）沥青混凝土的强度降低是由于沥青的粘结力下降造成的；（3）集料内进水之后会产生膨胀，颗粒膨胀会破坏沥青混凝土的整体性。以上3每种引
5、发的沥青路面水损害的原因，在其表现、产生及发展规律方面都具有不同的特点。 集料与沥青之间有非常复杂的黏附及剥落的过程，当前，对此过程的解释有表面能理论、黏附理论及机械性理论等。不论采用哪种理论对这一过程进行解释，剥落都是一个沥青薄膜被水取代的过程。该取代过程的难易程度不仅取决于集料和沥青自身的性质，还对黏附性能的好坏产生决定性作用。水对矿料表面的浸润性比沥青强，而且水还具有比较大的表面张力，因此，沥青发生乳化作用时，水可以穿透沥青膜浸入到沥青与矿料的界面，最终取代沥青与矿料发生黏结。沥青膜受到乳化作用之后会变得很脆，极易出现开裂，而且产生乳化的速度会随着沥青性质的改变而变化。沥青路面发生水损害
6、的主要原因就是集料与沥青之间剥离。这种原因导致的水损害主要表现在几个方面，如表面坑洞、集料松散及车辙等。在出现车辙的路段，雨天时积水都停留在辙槽内，由于不能及时排除积水导致水渗入沥青面层，同时行车的荷载作用频繁，因此导致水损害连续不断。 3 沥青路面水稳定性的评价方法 评价沥青路面的水稳定性的方法主要有两种: ( 1) 用沥青对标准集料进行裹覆，在松散的情况下将其浸入水中并煮沸，对沥青从集料上剥离的过程进行观察; ( 2) 在浸水情况下，利用击实试件评估路面结构的服务条件。 测试方法有多种，主要为煮沸试验、浸水马歇尔试验、冻融台座试验、Lottman 条件下的间接拉伸试验、冻融劈裂试验以及浸水
7、车辙试验4等。 煮沸试验可以直接观察到沥青膜剥落之前与剥落的过程，可以将其选为最先进行的实验，也可以利用该试验对施工现场进行质量控制。试验结果受多种因素影响，如集料等级、沥青含量以及水煮时间等。沥青的剥落情况和黏附力的损失状况均可以通过该试验反映出来，但是它对黏聚力的损失情况有很大的局限性。该方法主观性很强，因此，评定结果不尽相同。 浸水马歇尔试验是用来对沥青路面的水稳定性进行评价的方法，在我国比较常用。该试验操作简便，不仅能对性质各异的集料的水稳性进行区分，还可以区分出不同等级的沥青的优劣，它是一种能够对沥青路面的水稳性进行有效衡量的方法。 冻融台座试验的目的是对使用 5 年之后的路面进行模
8、拟，观察沥青黏结力的变化情况。放在台座上的标准试件是由沥青混合料制成的，其在水中不停的发生冻融循环过程，一直到出现决定路面寿命的裂纹为止。该试验可以用来对混合料抗剥落能力进行判定，效果良好。 浸水间接拉伸试验是指将试件浸在水中，真空状态下，试件的饱和度达到 55% 80%。在浸水与不浸水两种条件下，对试件的间接抗拉强度进行对比，评定结果。该方法应用广泛，相关性较好。 冻融劈裂试验十分类似于浸水间接拉伸试验，最大的区别为该实验要进行冻融循环，在冰冻地区，此方法能够精确模拟沥青面层的工作环境，使水对混合料的损害加剧。 浸水车辙试验方法是指在浸水情况下进行车辙试验。通过对比浸5水与否两种情况下的动稳
9、定度值，来对混合料的水稳性进行评价。我国公路沥青路面施工技术规范规定对集料与沥青之间的黏附性进行检验时采用煮沸法，对沥青混合料的水稳性进行检验时采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验。 4 沥青路面抗水损坏试验内容研究 沥青混合料是指将粒径不同的集料利用沥青胶结料黏结在一起，使其成为一个整体，该整体有自己的结构特点和特定的力学强度。综上所述，沥青路面结构在极大程度上受到原材料的影响，进而影响其使用寿命。确保沥青混合料是一个整体，避免发生沥青膜脱落现象和水损害问题的产生。沥青及矿料是沥青混合料的原材料，要对其进行科学的选择，采用合适的方法试验其黏附效果，一般采用的是水浸法或者水煮法，但是因水煮法宽松的
10、试验条件会对结果产生一定影响，因此，大多数情况采用水浸法对其进行测定。由于水浸法和水煮法均是测定集料和沥青黏附效果的方法，因此还要采用冻融劈裂和浸水马歇尔方法对其水稳性进行试验。其中用来做对比的参照试验为浸水马歇尔试验。 4.1 原材料选择 本试验选用的原材料分别为：沥青为埃索 70 号，矿粉为消石灰粉，集料为花岗岩。为达到规范的标准，建议矿粉的最大粒径小于 0.15mm，同时选用 425#普通硅酸盐水泥为矿粉作参照对比。 4.2 沥青与矿料的黏附性测试 可以采用以下两种方法来测定矿料与沥青的黏附性程度：水煮法和水浸法。水浸法可以对沥青与矿料黏附性进行有效评价，且可以采用未6经老化的原样沥青，
11、与路用沥青实际相差较大。因此本实验对水浸法进行了改进，之后对沥青与矿料之间的黏附性进行测定。 4.3. 冻融劈裂试验 研究显示，冻融劈裂试验采用双面分别击实 50 次，有较大的空隙率，与路面实际的情况更加接近，因此采用冻融劈裂试验验证实验方案，可以使沥青混合料的水稳定性的测试更加合理。在此条件下以浸水马歇尔试验作为参照对比，对试验结果的变化进行观察。需要强调的是，在进行试验前，为了测试各试件的空隙率，必须进行击实试验。 5 强化沥青路面水稳定性的措施方法 ( 1) 对路面结构排水系统的完善。在设计路面结构时，确保及时排出地表水和地下水。 ( 2) 选择沥青材料时，应该优先选择表面活性成分含量高
12、的和黏度大的。 ( 3) 选择集料时，在能够达到各项指标要求的前提下，优先选择含 SiO2 较低的碱性集料，如果无法得到碱性集料，可掺加外掺剂如消石灰、抗剥离剂等来改善其黏附性。 ( 4) 严格保证施工操作中集料的干燥，要求集料搅拌充分且不含杂质，避免摊铺时发生离析，碾压时必须充分压实。 结束语 沥青路面的施工时应严格控制施工质量，主体工程和附属工程需要同时进行，系统、完善地设计路面主体和防水、防护设施等附属工程，尤其是路面结构中排水系统的设计。这样才能保证公路高效安全运行，7实现良好的社会效益和经济效益。 参考文献 1马新,郑传峰. 沥青混合料水稳定性评价方法的实验研究J. 公路工程. 2011(04) 2杨瑞华,许志鸿,李宇峙. 沥青混合料水稳定性评价方法研究J. 同济大学学报(自然科学版). 2010(11) 3孙长新. 采用浸水车辙试验评价沥青混合料水稳定性能J. 广东公路交通. 2012(03)
