谈如何提高沥青混凝土路面强度的问题
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收 稿 日期 ：０９一 ６— ２ ２０ ｏ ２
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当前世界各国公路大多采用沥青混凝土路面， 其原因是它 具有诸多优 良性能。但沥青路面相对于水泥混凝土路面养护费 用成本较高 ， 使用期限短 ， 耐久性差。由于建设施工期间选料、 施— —艺控制不当， ＴＴ ＇ 将会加剧沥青路面的破坏。因此， 认识沥青 混合料（ 包括沥青混凝土） 路面强度形成机理 以达到提高沥青 路面的使用品质和耐久性的目的尤为重要。 （） １ 沥青混合料 （ 括沥青 混凝土 ） 由矿质骨架 和沥 包 是 青胶结物所构成 的、 具有 空间 网络结 构的一种 多相分散 系。 沥青混合料（ 包括沥青混凝土） 的强度 由矿料之 间的嵌挤 力 与内摩阻力 、 沥青与矿料之间的粘聚力 两部分组成。 矿料之间的嵌挤力与内摩阻力 的大小 ， 主要取决于矿料 的级配 、 尺寸均匀度 、 颗粒形状 、 表面粗糙度 和沥青含量。 沥青混合料按级 配构成 原则 的不 同可分 为 ３种 方式 。 ①悬浮密实结构 ： 由连续级 配矿质 混合料 组成 的密 实混合 料， 各种级配连续存在 ， 同一档较大 颗粒都被较 小一档颗粒 挤开 ， 大颗粒 以悬浮状态处于较小颗粒之 中。这 种结构通 常 按最佳级配原理进行设计 ， 密实度与强度较高 ， 水稳定性好 ， 但受沥青 的性质和物理状态影 响较 大 ， 温度稳定性较差 。传 统的 Ｉ 型和 Ⅱ型沥青混凝 土（ Ｃ 属于此类型结构 。②骨架 Ａ） 空隙结构 ： 较粗颗粒矿料彼此 紧密相连 ， 较细集料数量较少 ， 不足以充分填充空隙 ， 其空隙率大。这 种结构 中骨料的之间 的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用 ， 受沥青 的性质和物理状 态影响较小 ， 温度稳 定性好 ， 稳定性 差。抗滑表层 （ Ｋ） 水 Ａ 、 沥青碎石 （ Ｍ） 于此类 型结 构。③ 骨架 密实 结构是综 合 Ａ 属 以上两种方式组成的结构 。混 合料 中既有 一定数量 的粗 骨 料形成骨架 ， 又根据粗骨料 的空隙 的多少 加入一定 细料 ， 形 成较高的密实度。间断级配及按此原理构成 ， 碎石沥青胶 砂 混凝土 （ ＭＡ） 多 碎石 沥青 混 凝土 （ Ａ 、 Ｓ 、 Ｓ Ｃ） 薄沥 青混 凝 土 （ Ｂ 属于此类型结构。此类 型结构对材料 级配及各施工 Ｂ Ｍ） 环节工艺控制要求很严格 。 （） ２ 粘聚力主要取决于沥青与矿 料之 间的相互 作用力 、 沥青材料本身的粘结力 。 沥青与矿料之间 的相互作用 是沥青 混合料结 构形成 的 决定性 因素 ， 它直接关系到混合料的强度、 温度稳定 性、 水稳 定性及老化速度等一系列重要性 能。 沥青与矿料接触后 ， 沥青在矿料表面产 生化学组分的重 新排列 ， 在矿料表面形成 一层扩 散结构膜 ， 在此薄膜 厚度 以 内的沥青称为结构沥青 ， 此薄膜 以外 的沥青称 为 自由沥青 。 结构沥青与矿料之间发生相互作用并且沥青性质有所改变 ； 而 自由沥青与矿料距离较远 ， 没有 与矿料发生相 互作用 ， 并 保持原来的性质 。
化学吸附产 生与 否以及吸 附程度取决于沥青 及矿料的 化学成分。沥青 中最活性组分沥青酸属于高分子羧基酸 ， 其 极性部分为羧基 （ Ｏ Ｈ） 羧基中 的氢能与碱性石料 中的高 ＣＯ ， 价金属 阳离子交换 ， 形成不溶于水却能溶于高分子碳氢化合 物和油分中的高价沥 青酸盐 。沥青 分子 以分子力 与岩石 中 的阴离子部分相互作 用。沥青酸羧 基 中的氢与石 料中的低 价金属阳离子交换 ， 形成的沥青 酸盐则易溶于水 。 沥青混凝土 中填加矿粉 的作用是填充矿料之间的空隙， 有利于增大沥青混合料 的粘着力 和水稳定性 。矿粉一般采 用磨细石灰石粉 ， 可采用一部分磨细消石灰粉或失效水泥 也 代替矿粉。有时拌和楼会将一 部分 回收粉尘掺人混凝 土中 作为替代 。 矿料对沥青组分的选择性吸附作用 ， 主要产生于表 面具 有微孔 的矿料 ， 如石灰岩 、 泥灰岩等 ， 微孔具有强大的吸附势 能。矿料表面吸附沥青 中活性较 高的沥青质 ， 吸附于矿 树脂 料表面小孔 中， 而分子量较小 的油分则沿毛 细管被吸收到矿 料 内部 。选择吸附的结果是沥青性质发生变化 ， 树脂和油分 相对减少 ， 沥青 质和 沥青酸 相对 增加 ， 沥青 变稠 ， 粘结 力增 加， 热稳定性和水稳定性得 到提高 ， 抗低温和疲劳 裂缝 能力 下降。 （） ３ 提高沥青混合料 的强度 包括两个方 面： 一是 提高矿 质骨料之间的嵌挤力与摩阻力 ， 二是提高沥青与矿料之间的 粘结力。 选用材质坚 固、 表面粗 糙 、 形状方 正、 棱角的石料 ， 有 提
某种抗剥 落剂不好或是劣质产品的结论 ， 应通过周密的试验 设计来进行筛选 。 沥青 面层结构混合料类 型要合理 ， 宜选 用粒 径较小、 空 隙也小的级配混合料 ； 设计与路段 实际厚度情 况要相符 ； 补 石油沥青的化学组分主要有沥青酸、 沥青酸酐、 油分、 树 强段 的路 面厚度要实际 ， 不能凭空 想象 旧路 的状况 ， 应避免 脂、 沥青质 、 沥青碳 和似碳物等组分 。沥 青与矿料 相互作用 补强路段补强后弯沉大 于设 计值 ， 造成新路强度不 足、 早期 时发生多种效应 ， 主要有沥青 层被矿物 表面物理 吸附、 沥青 破坏严重 ； 严格控制原材 料 ， 如果 对混合料 的配 合 比控制不 特别是 配料和沥青用量不准 ， 会使路面早期 出现推拥、 油 与矿料进行 的化学吸附、 某些种类矿料对沥青组分的选择性 够 ， 包、 松散 、 坑槽 ； 施工机械设备 陈旧 、 配套会使混合料 的配 不 吸附。 矿料与沥青之 间仅有分 子作用力存 在时则产 生物理吸 合比、 计量 、 和均匀性 、 实度 、 拌 压 平整度 受影 响； 碾压温度不 附， 物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青 中的酸性 宜过高 、 要注意掌握碾压温 度 ， 否则 会 出现压 不实、 推移 、 发 物质（ 如沥青酸 、 沥青酸酐 ） 与碱 性矿料 在接触 面上会 发生 生微裂 ； 底基层 、 、 基层 路面表层 要清除 干净 ； 补强松铺 系数 不要导致二次补 强层 ， 二次 补强层无法与下基层 化学变化 ， 在接触面形成 不溶于水 的沥青酸盐 ， 时发 生的 要控制好 ， 这 是化学吸附。化学吸附形成 的结 构沥青膜具 有较高 的抗水 紧密连接 ， 易产生松散 、 坑槽 、 网裂 。严格按基本建设程序办 能力 。也只有产生化学 吸附 ， 沥青混合料才能具备 良好的水 事 ， 认真作好施工管理 、 量管理 ； 质 杜绝无路 面施工经验 、 无 路面设备 和技术力量 的施工队伍承担路面施工。 稳 定性。
（．黑龙江省 呼兰养路总段 ；．哈尔滨市公路管理处 ；． １ ２ ３ 黑龙江省公路工程监理咨询公司 ）
摘
要： 着重分析了沥青混凝土强度形成 机理 ， 了提高混合料强度 的措施 ， 研究 以期 达到提 高沥青路面 的使
用 品质和耐久性的 目的。 关键词 ： 沥青混凝土 ； 面强度 ； 路 吸附 中图分类号 ： ４６ ２７ Ｕ １． １ 文献标识码 ： Ｃ 文章编号：０ ８— ３ ３ ２ １ ）４—０７ ０ １０ ３ ８ （００ ０ ０４— １
２１ ０ ０年
第 ４期
Hale Waihona Puke Baidu
黑 龙江交通 科技
ＨＥ Ｌ ＩＯＮＧＪＡＮＧ ｌ Ｉ ＪＡ０ＴＯＮＧ Ｊ ＫＥ Ｉ
Ｎｏ ４， ０ ０ ． ２ １
（ 总第 １４ ９ 期）
（ ｕ ｏ １４ Ｓ ｍ Ｎ ．９ ）
谈 如何 提 高沥青 混凝 土路面 强度 的 问题
王 胜‘
，
于海生 金 太学 ，
高矿质骨料之间的嵌挤力与摩阻力 。优先使用碱性石料 ， 缺 乏碱性石料 ， 可使用 中性玄武岩 、 安山岩 、 辉绿岩。 选择空隙率最低的矿料 级配 ， 以降低 自由沥青含量。完
善拌和与压实工艺可大大提高混合料嵌挤力和水稳定性。 经多方案试验 、 比选 ， 选择 合适 的矿 粉 ， 确定合 理用 并 量， 增加混合料 中结构沥青含量。矿粉用量过多则需要相应 增加拌和时间 ， 否则难于拌匀 ， 易结团 ， 一般取规范规定范围 的中值 。 通过在沥青中添加 高聚物改性剂或碳黑 、 等改性剂 硅粉 改善沥青性质 ， 进而改善沥青混 凝土工作性质。 可使用抗剥落剂 ， 抗剥落剂 品种较多 ， 性能不同 ， 要慎重 选择 。添加抗剥落剂能改 善和提 高沥青混合料抗水损 害能 力， 抗剥落剂对集料和沥青 有选择性 。因此 ， 不能轻易 得出
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当前世界各国公路大多采用沥青混凝土路面， 其原因是它 具有诸多优 良性能。但沥青路面相对于水泥混凝土路面养护费 用成本较高 ， 使用期限短 ， 耐久性差。由于建设施工期间选料、 施— —艺控制不当， ＴＴ ＇ 将会加剧沥青路面的破坏。因此， 认识沥青 混合料（ 包括沥青混凝土） 路面强度形成机理 以达到提高沥青 路面的使用品质和耐久性的目的尤为重要。 （） １ 沥青混合料 （ 括沥青 混凝土 ） 由矿质骨架 和沥 包 是 青胶结物所构成 的、 具有 空间 网络结 构的一种 多相分散 系。 沥青混合料（ 包括沥青混凝土） 的强度 由矿料之 间的嵌挤 力 与内摩阻力 、 沥青与矿料之间的粘聚力 两部分组成。 矿料之间的嵌挤力与内摩阻力 的大小 ， 主要取决于矿料 的级配 、 尺寸均匀度 、 颗粒形状 、 表面粗糙度 和沥青含量。 沥青混合料按级 配构成 原则 的不 同可分 为 ３种 方式 。 ①悬浮密实结构 ： 由连续级 配矿质 混合料 组成 的密 实混合 料， 各种级配连续存在 ， 同一档较大 颗粒都被较 小一档颗粒 挤开 ， 大颗粒 以悬浮状态处于较小颗粒之 中。这 种结构通 常 按最佳级配原理进行设计 ， 密实度与强度较高 ， 水稳定性好 ， 但受沥青 的性质和物理状态影 响较 大 ， 温度稳定性较差 。传 统的 Ｉ 型和 Ⅱ型沥青混凝 土（ Ｃ 属于此类型结构 。②骨架 Ａ） 空隙结构 ： 较粗颗粒矿料彼此 紧密相连 ， 较细集料数量较少 ， 不足以充分填充空隙 ， 其空隙率大。这 种结构 中骨料的之间 的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用 ， 受沥青 的性质和物理状 态影响较小 ， 温度稳 定性好 ， 稳定性 差。抗滑表层 （ Ｋ） 水 Ａ 、 沥青碎石 （ Ｍ） 于此类 型结 构。③ 骨架 密实 结构是综 合 Ａ 属 以上两种方式组成的结构 。混 合料 中既有 一定数量 的粗 骨 料形成骨架 ， 又根据粗骨料 的空隙 的多少 加入一定 细料 ， 形 成较高的密实度。间断级配及按此原理构成 ， 碎石沥青胶 砂 混凝土 （ ＭＡ） 多 碎石 沥青 混 凝土 （ Ａ 、 Ｓ 、 Ｓ Ｃ） 薄沥 青混 凝 土 （ Ｂ 属于此类型结构。此类 型结构对材料 级配及各施工 Ｂ Ｍ） 环节工艺控制要求很严格 。 （） ２ 粘聚力主要取决于沥青与矿 料之 间的相互 作用力 、 沥青材料本身的粘结力 。 沥青与矿料之间 的相互作用 是沥青 混合料结 构形成 的 决定性 因素 ， 它直接关系到混合料的强度、 温度稳定 性、 水稳 定性及老化速度等一系列重要性 能。 沥青与矿料接触后 ， 沥青在矿料表面产 生化学组分的重 新排列 ， 在矿料表面形成 一层扩 散结构膜 ， 在此薄膜 厚度 以 内的沥青称为结构沥青 ， 此薄膜 以外 的沥青称 为 自由沥青 。 结构沥青与矿料之间发生相互作用并且沥青性质有所改变 ； 而 自由沥青与矿料距离较远 ， 没有 与矿料发生相 互作用 ， 并 保持原来的性质 。
化学吸附产 生与 否以及吸 附程度取决于沥青 及矿料的 化学成分。沥青 中最活性组分沥青酸属于高分子羧基酸 ， 其 极性部分为羧基 （ Ｏ Ｈ） 羧基中 的氢能与碱性石料 中的高 ＣＯ ， 价金属 阳离子交换 ， 形成不溶于水却能溶于高分子碳氢化合 物和油分中的高价沥 青酸盐 。沥青 分子 以分子力 与岩石 中 的阴离子部分相互作 用。沥青酸羧 基 中的氢与石 料中的低 价金属阳离子交换 ， 形成的沥青 酸盐则易溶于水 。 沥青混凝土 中填加矿粉 的作用是填充矿料之间的空隙， 有利于增大沥青混合料 的粘着力 和水稳定性 。矿粉一般采 用磨细石灰石粉 ， 可采用一部分磨细消石灰粉或失效水泥 也 代替矿粉。有时拌和楼会将一 部分 回收粉尘掺人混凝 土中 作为替代 。 矿料对沥青组分的选择性吸附作用 ， 主要产生于表 面具 有微孔 的矿料 ， 如石灰岩 、 泥灰岩等 ， 微孔具有强大的吸附势 能。矿料表面吸附沥青 中活性较 高的沥青质 ， 吸附于矿 树脂 料表面小孔 中， 而分子量较小 的油分则沿毛 细管被吸收到矿 料 内部 。选择吸附的结果是沥青性质发生变化 ， 树脂和油分 相对减少 ， 沥青 质和 沥青酸 相对 增加 ， 沥青 变稠 ， 粘结 力增 加， 热稳定性和水稳定性得 到提高 ， 抗低温和疲劳 裂缝 能力 下降。 （） ３ 提高沥青混合料 的强度 包括两个方 面： 一是 提高矿 质骨料之间的嵌挤力与摩阻力 ， 二是提高沥青与矿料之间的 粘结力。 选用材质坚 固、 表面粗 糙 、 形状方 正、 棱角的石料 ， 有 提
某种抗剥 落剂不好或是劣质产品的结论 ， 应通过周密的试验 设计来进行筛选 。 沥青 面层结构混合料类 型要合理 ， 宜选 用粒 径较小、 空 隙也小的级配混合料 ； 设计与路段 实际厚度情 况要相符 ； 补 石油沥青的化学组分主要有沥青酸、 沥青酸酐、 油分、 树 强段 的路 面厚度要实际 ， 不能凭空 想象 旧路 的状况 ， 应避免 脂、 沥青质 、 沥青碳 和似碳物等组分 。沥 青与矿料 相互作用 补强路段补强后弯沉大 于设 计值 ， 造成新路强度不 足、 早期 时发生多种效应 ， 主要有沥青 层被矿物 表面物理 吸附、 沥青 破坏严重 ； 严格控制原材 料 ， 如果 对混合料 的配 合 比控制不 特别是 配料和沥青用量不准 ， 会使路面早期 出现推拥、 油 与矿料进行 的化学吸附、 某些种类矿料对沥青组分的选择性 够 ， 包、 松散 、 坑槽 ； 施工机械设备 陈旧 、 配套会使混合料 的配 不 吸附。 矿料与沥青之 间仅有分 子作用力存 在时则产 生物理吸 合比、 计量 、 和均匀性 、 实度 、 拌 压 平整度 受影 响； 碾压温度不 附， 物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青 中的酸性 宜过高 、 要注意掌握碾压温 度 ， 否则 会 出现压 不实、 推移 、 发 物质（ 如沥青酸 、 沥青酸酐 ） 与碱 性矿料 在接触 面上会 发生 生微裂 ； 底基层 、 、 基层 路面表层 要清除 干净 ； 补强松铺 系数 不要导致二次补 强层 ， 二次 补强层无法与下基层 化学变化 ， 在接触面形成 不溶于水 的沥青酸盐 ， 时发 生的 要控制好 ， 这 是化学吸附。化学吸附形成 的结 构沥青膜具 有较高 的抗水 紧密连接 ， 易产生松散 、 坑槽 、 网裂 。严格按基本建设程序办 能力 。也只有产生化学 吸附 ， 沥青混合料才能具备 良好的水 事 ， 认真作好施工管理 、 量管理 ； 质 杜绝无路 面施工经验 、 无 路面设备 和技术力量 的施工队伍承担路面施工。 稳 定性。
（．黑龙江省 呼兰养路总段 ；．哈尔滨市公路管理处 ；． １ ２ ３ 黑龙江省公路工程监理咨询公司 ）
摘
要： 着重分析了沥青混凝土强度形成 机理 ， 了提高混合料强度 的措施 ， 研究 以期 达到提 高沥青路面 的使
用 品质和耐久性的 目的。 关键词 ： 沥青混凝土 ； 面强度 ； 路 吸附 中图分类号 ： ４６ ２７ Ｕ １． １ 文献标识码 ： Ｃ 文章编号：０ ８— ３ ３ ２ １ ）４—０７ ０ １０ ３ ８ （００ ０ ０４— １
２１ ０ ０年
第 ４期
Hale Waihona Puke Baidu
黑 龙江交通 科技
ＨＥ Ｌ ＩＯＮＧＪＡＮＧ ｌ Ｉ ＪＡ０ＴＯＮＧ Ｊ ＫＥ Ｉ
Ｎｏ ４， ０ ０ ． ２ １
（ 总第 １４ ９ 期）
（ ｕ ｏ １４ Ｓ ｍ Ｎ ．９ ）
谈 如何 提 高沥青 混凝 土路面 强度 的 问题
王 胜‘
，
于海生 金 太学 ，
高矿质骨料之间的嵌挤力与摩阻力 。优先使用碱性石料 ， 缺 乏碱性石料 ， 可使用 中性玄武岩 、 安山岩 、 辉绿岩。 选择空隙率最低的矿料 级配 ， 以降低 自由沥青含量。完
善拌和与压实工艺可大大提高混合料嵌挤力和水稳定性。 经多方案试验 、 比选 ， 选择 合适 的矿 粉 ， 确定合 理用 并 量， 增加混合料 中结构沥青含量。矿粉用量过多则需要相应 增加拌和时间 ， 否则难于拌匀 ， 易结团 ， 一般取规范规定范围 的中值 。 通过在沥青中添加 高聚物改性剂或碳黑 、 等改性剂 硅粉 改善沥青性质 ， 进而改善沥青混 凝土工作性质。 可使用抗剥落剂 ， 抗剥落剂 品种较多 ， 性能不同 ， 要慎重 选择 。添加抗剥落剂能改 善和提 高沥青混合料抗水损 害能 力， 抗剥落剂对集料和沥青 有选择性 。因此 ， 不能轻易 得出
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