水泥填料对沥青胶结料性能影响应用研究
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Ａ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐａｃｔ ｏｆｃｅｍｅｎｔｏｎａｓｐｈａｌｔｃｅｍｅｎｔ
ＯＵＤａ－ｙｉｎｇ
（Ｇｕａｎｇｄｏቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｇＧｕａｎＹｕｅＨｉｇｈｗａｙ＆ ＢｒｉｄｇｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１１４５０，Ｃｈｉｎａ）
合料的某些性能。
１ 水泥替代矿粉作用机理
沥青与矿粉填料互相作用后，沥青会在矿粉表 面产生化学组分的重新排列，形成一定厚度的扩散 溶剂化膜。在此膜以内的沥青称为结构沥青，以外 的沥青称为自由沥青。如果颗粒之间的接触处是 由结构沥青膜所连接，则沥青具有更高的粘度和更 大的扩散溶化膜接触面积，沥青胶浆因此可获得更 大的粘聚力。反之，如果颗粒之间的接触处是由自 由沥青膜所连接，则具有较小的粘聚力。
２０１８年 第 ４期 （总第 ２９０期）
黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ
Ｎｏ．４，２０１８ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２９０）
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檪檪檪檪殏 道路工程
水泥填料对沥青胶结料性能影响应用研究
区达英
（广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 ５１１４５０）
摘 要：水泥作为填料可改善沥青混合料的某些性能，为推荐合理的水泥掺配范围，结合实体建设工程进行了试验研究。结 果表明：水泥替代矿粉 ２０％ ～４０％，沥青胶浆的高温性能较优；从蠕变劲度 Ｓ值变化考虑，水泥替代矿粉 ２０％ ～４０％较好，从 蠕变斜率 ｍ值变化考虑，水泥替代矿粉 ２０％ ～６０％较好，综合考虑认为替代 ２０％ ～４０％对沥青胶浆低温性能改善效果较优； 在工程应用中，上面层沥青混合料水泥替代矿粉比例为 ２５％，中面层与下面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例为 ３７．５％，均 在 ２０％ ～４０％的范围，可较优的改善沥青混合料的路用性能。 关键词：水泥；沥青胶结料；性能影响 中图分类号：Ｕ４１６ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０４－０００１－０３
普遍认为，沥青混合料是由沥青胶浆和提供沥 青混合料结构骨架和稳定性的集料两大部分构成 的，混合料路用性能主要由矿质集料之间的内摩阻 力和嵌挤力 以 及 沥 青 胶 浆 的 粘 聚 力 提 供，因 此，改 善沥青与填料相互作用形成的沥青胶浆性能也是 提高混合料路用性能的常见手段。当前广东一些 建设项目使用水泥替代部分矿粉，就是希望通过改 善发挥胶结作用的沥青胶浆的性能来提高沥青混
沥青与矿粉的相互作用也与矿粉的理化特性 有关，在沥青 选 定 以 后，沥 青 混 合 料 的 强 度 在 很 大 程度上取决于矿粉的性质，这也是选择碱性的石灰
收稿日期：２０１８－０１－１３ 作者简介：区达英（１９７４－），男，广东新会人，工程师。
·１·
总第 ２９０期
黑龙江交通科技
第 ４期
岩（ＣａＯ成分）矿粉的原因。水泥替代部分矿粉后， 由于水泥中的 ＣａＯ成分含量远高于石灰岩矿粉，在 水泥与沥青胶溶在一起形成沥青胶浆时，沥青中的 酸性成分则会和水泥中的碱性 ＣａＯ发生反应，在沥 青与水泥的界面形成较强的化学粘结力，当水泥中 的碱性成分和沥青中的酸性部分发生反应时，形成 的沥青胶浆与矿质集料颗粒具有更强的吸附性能。
２ 试验原材料及方案
采用壳牌新粤佛山沥青有限公司生产的高黏 ＳＢＳ改 性 沥 青 （ＰＧ７６－１０等 级 ）；采 用 广 东 梅 县 崇 净建材有限公司生产的石灰岩矿粉与广东塔牌股 份有限公司生产的 Ｐ．Ｃ３２．５Ｒ水泥。各原材料主要 技术性能检测结果见表 １～表 ３。
设计 ＧＡＣ－２０Ｃ矿料级配，确定最佳油石比为 ４．５％，确定合成级配 ０．０７５ｍｍ通过率为 ５．４％。 考虑 ０～３ｍｍ细集料中的 ０．０７５ｍｍ以下部分的含 量不稳定，为便于研究，合成级配中 ０．０７５ｍｍ以下 的填料全部采用矿粉。本次试验设计的水泥替代 矿粉用量依次为 ０％、２０％、４０％、６０％和 ８０％，分别 制备沥青胶浆进行性能试验。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｏｓａｇｅｏｆｃｅｍｅｎｔｂｅｌｅｎｄｉｎｇｒａｎｇｅａｎｄｔｏｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｃｏｎ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｐｌａｃｉｎｇｐａｒｔｏｆｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒｃｅｍｅｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｉｎｄｏｏｒｔｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｔｈｅｃｅｍｅｎｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ２０％ ～４０％，ｈａｓａｂｅｔｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒ；Ｆｒｏｍｃｒｅｅｐｓｔｉｆｆ ｎｅｓｓＳｖａｌｕｅｃｈａｎｇｅ，ｂｅｔｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ２０％ ～４０％，ｆｒｏｍ ｃｒｅｅｐｓｌｏｐｅｍ ｖａｌｕｅｃｈａｎｇｅ，ｂｅｔｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔｋｕａｎｇｆｅｎ２０％ ～６０％，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｒｅｐｌａｃｅｓ２０％ ～４０％ ｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒｈａｓａｂｅｔｔｅｒｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；Ｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｔｏｐｌａｙｅｒｏｆａｓｐｈａｌｔｃｅｍｅｎｔｉｎｓｔｅａｄｏｆｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ，２５％ ｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒａｎｄｌａｙｅｒｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｎｓｔｅａｄｏｆｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ，３７．５％ ａｒｅｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２０％ ～４０％，ｃａｎｂｅｔｔｅｒｉｍ ｐｒｏｖｅｔｈｅｒｏａｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ；ａｓｐｈａｌｔｃｅｍｅｎｔ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐａｃｔ
广东地 处 高 温 多 雨 地 区，高 温 持 续 时 间 长，降 雨量大，对沥青路面的抗水损害与抗高温变形性能 有更高的要求。近年来，广东地区很多新建或大修 的高速公路普遍采用优化矿料级配、采用高 ＰＧ等 级高黏改性沥青等技术手段来希望改善沥青混合 料的路用性能，减少早期病害，延长路面使用寿命。
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（Ｇｕａｎｇｄｏቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｇＧｕａｎＹｕｅＨｉｇｈｗａｙ＆ ＢｒｉｄｇｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１１４５０，Ｃｈｉｎａ）
合料的某些性能。
１ 水泥替代矿粉作用机理
沥青与矿粉填料互相作用后，沥青会在矿粉表 面产生化学组分的重新排列，形成一定厚度的扩散 溶剂化膜。在此膜以内的沥青称为结构沥青，以外 的沥青称为自由沥青。如果颗粒之间的接触处是 由结构沥青膜所连接，则沥青具有更高的粘度和更 大的扩散溶化膜接触面积，沥青胶浆因此可获得更 大的粘聚力。反之，如果颗粒之间的接触处是由自 由沥青膜所连接，则具有较小的粘聚力。
２０１８年 第 ４期 （总第 ２９０期）
黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ
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水泥填料对沥青胶结料性能影响应用研究
区达英
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摘 要：水泥作为填料可改善沥青混合料的某些性能，为推荐合理的水泥掺配范围，结合实体建设工程进行了试验研究。结 果表明：水泥替代矿粉 ２０％ ～４０％，沥青胶浆的高温性能较优；从蠕变劲度 Ｓ值变化考虑，水泥替代矿粉 ２０％ ～４０％较好，从 蠕变斜率 ｍ值变化考虑，水泥替代矿粉 ２０％ ～６０％较好，综合考虑认为替代 ２０％ ～４０％对沥青胶浆低温性能改善效果较优； 在工程应用中，上面层沥青混合料水泥替代矿粉比例为 ２５％，中面层与下面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例为 ３７．５％，均 在 ２０％ ～４０％的范围，可较优的改善沥青混合料的路用性能。 关键词：水泥；沥青胶结料；性能影响 中图分类号：Ｕ４１６ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０４－０００１－０３
普遍认为，沥青混合料是由沥青胶浆和提供沥 青混合料结构骨架和稳定性的集料两大部分构成 的，混合料路用性能主要由矿质集料之间的内摩阻 力和嵌挤力 以 及 沥 青 胶 浆 的 粘 聚 力 提 供，因 此，改 善沥青与填料相互作用形成的沥青胶浆性能也是 提高混合料路用性能的常见手段。当前广东一些 建设项目使用水泥替代部分矿粉，就是希望通过改 善发挥胶结作用的沥青胶浆的性能来提高沥青混
沥青与矿粉的相互作用也与矿粉的理化特性 有关，在沥青 选 定 以 后，沥 青 混 合 料 的 强 度 在 很 大 程度上取决于矿粉的性质，这也是选择碱性的石灰
收稿日期：２０１８－０１－１３ 作者简介：区达英（１９７４－），男，广东新会人，工程师。
·１·
总第 ２９０期
黑龙江交通科技
第 ４期
岩（ＣａＯ成分）矿粉的原因。水泥替代部分矿粉后， 由于水泥中的 ＣａＯ成分含量远高于石灰岩矿粉，在 水泥与沥青胶溶在一起形成沥青胶浆时，沥青中的 酸性成分则会和水泥中的碱性 ＣａＯ发生反应，在沥 青与水泥的界面形成较强的化学粘结力，当水泥中 的碱性成分和沥青中的酸性部分发生反应时，形成 的沥青胶浆与矿质集料颗粒具有更强的吸附性能。
２ 试验原材料及方案
采用壳牌新粤佛山沥青有限公司生产的高黏 ＳＢＳ改 性 沥 青 （ＰＧ７６－１０等 级 ）；采 用 广 东 梅 县 崇 净建材有限公司生产的石灰岩矿粉与广东塔牌股 份有限公司生产的 Ｐ．Ｃ３２．５Ｒ水泥。各原材料主要 技术性能检测结果见表 １～表 ３。
设计 ＧＡＣ－２０Ｃ矿料级配，确定最佳油石比为 ４．５％，确定合成级配 ０．０７５ｍｍ通过率为 ５．４％。 考虑 ０～３ｍｍ细集料中的 ０．０７５ｍｍ以下部分的含 量不稳定，为便于研究，合成级配中 ０．０７５ｍｍ以下 的填料全部采用矿粉。本次试验设计的水泥替代 矿粉用量依次为 ０％、２０％、４０％、６０％和 ８０％，分别 制备沥青胶浆进行性能试验。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｏｓａｇｅｏｆｃｅｍｅｎｔｂｅｌｅｎｄｉｎｇｒａｎｇｅａｎｄｔｏｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｃｏｎ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｐｌａｃｉｎｇｐａｒｔｏｆｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒｃｅｍｅｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｉｎｄｏｏｒｔｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｔｈｅｃｅｍｅｎｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ２０％ ～４０％，ｈａｓａｂｅｔｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒ；Ｆｒｏｍｃｒｅｅｐｓｔｉｆｆ ｎｅｓｓＳｖａｌｕｅｃｈａｎｇｅ，ｂｅｔｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ２０％ ～４０％，ｆｒｏｍ ｃｒｅｅｐｓｌｏｐｅｍ ｖａｌｕｅｃｈａｎｇｅ，ｂｅｔｔｅｒｃｅｍｅｎｔｒｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔｋｕａｎｇｆｅｎ２０％ ～６０％，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｒｅｐｌａｃｅｓ２０％ ～４０％ ｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒｈａｓａｂｅｔｔｅｒｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；Ｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｔｏｐｌａｙｅｒｏｆａｓｐｈａｌｔｃｅｍｅｎｔｉｎｓｔｅａｄｏｆｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ，２５％ ｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒａｎｄｌａｙｅｒｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｎｓｔｅａｄｏｆｍｉｎｅｒａｌｐｏｗｄｅｒ，３７．５％ ａｒｅｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２０％ ～４０％，ｃａｎｂｅｔｔｅｒｉｍ ｐｒｏｖｅｔｈｅｒｏａｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ；ａｓｐｈａｌｔｃｅｍｅｎｔ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐａｃｔ
广东地 处 高 温 多 雨 地 区，高 温 持 续 时 间 长，降 雨量大，对沥青路面的抗水损害与抗高温变形性能 有更高的要求。近年来，广东地区很多新建或大修 的高速公路普遍采用优化矿料级配、采用高 ＰＧ等 级高黏改性沥青等技术手段来希望改善沥青混合 料的路用性能，减少早期病害，延长路面使用寿命。