不同粗集料與瀝青粘附性試驗研究

王道洪 朱德武 李鑫鑫 魏 進(jìn)

(1.濰坊市路橋工程建設(shè)二處，山東 濰坊 261031；2.山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東 濟南 250061; 3.山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟南 250000)

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不同粗集料與瀝青粘附性試驗研究

王道洪1朱德武1李鑫鑫2魏 進(jìn)3

(1.濰坊市路橋工程建設(shè)二處，山東 濰坊 261031；2.山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東 濟南 250061; 3.山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟南 250000)

采用改進(jìn)的水煮法，研究了石灰?guī)r、玄武巖集料與瀝青的粘附性，并通過微觀特征，分析了三者的粘附性機理，研究表明：石灰?guī)r集料呈現(xiàn)較強的堿性，紋理結(jié)構(gòu)不規(guī)則，其與瀝青的粘附性優(yōu)于玄武巖集料。

石灰?guī)r集料，玄武巖集料，瀝青，粘附性

0 引言

目前，我國瀝青路面混合料采用的集料主要有玄武巖和石灰?guī)r。研究表明，玄武巖的力學(xué)性能指標(biāo)(如壓碎值、耐沖擊性、磨光值等)雖然優(yōu)于石灰?guī)r，但與瀝青的粘附性不如石灰?guī)r。目前關(guān)于二者與瀝青粘附性機理的研究并不多見，本文通過改進(jìn)的水煮法測定評價了玄武巖、石灰?guī)r集料與兩種瀝青(70號瀝青、SBS改性瀝青)的粘附性，并從微觀特征上分析了二者粘附性差異的內(nèi)在機理。

1 試驗材料

1.1 集料

粗集料采用石灰?guī)r與玄武巖兩種類型，集料的物理力學(xué)性能指標(biāo)如表1所示，兩種粗集料均滿足規(guī)范[1]中高速公路及一級公路表面層所用集料技術(shù)要求。

1.2 瀝青

本文采用SBS改性瀝青和70號瀝青，其基本性能指標(biāo)如表2所示，均符合規(guī)范[1]技術(shù)要求。

表1 集料物理力學(xué)性能指標(biāo)

表2 瀝青基本性能指標(biāo)

2 試驗及結(jié)果分析

2.1 粘附性評價

本研究采用改進(jìn)的水煮法來評價兩種巖性的粗集料與兩種瀝青(70號瀝青、SBS改性瀝青)的粘附性。相對于傳統(tǒng)的水煮法，本文所采用的水煮法沒有固定的沸煮時間，邊沸煮邊觀察集料表面瀝青剝落情況直至兩種集料表面的瀝青剝落情況出現(xiàn)明顯差異。

70號瀝青裹覆兩種集料水煮15 min后出現(xiàn)明顯差異，外觀形態(tài)如圖1所示。為了使試驗效果更顯著，采用凍融后的試樣進(jìn)行SBS改性瀝青與集料粘附性的試驗，即將SBS改性瀝青裹覆兩種集料后置于有水的燒杯中，然后將其放入恒溫冰箱，在-16 ℃條件下冰凍16 h，而后取出放置于60 ℃恒溫水槽中保溫2 h以上，然后進(jìn)行水煮，45 min后集料表面的瀝青膜狀態(tài)如圖2所示。

由圖1,圖2可以看出，無論是70號瀝青還是SBS改性瀝青，玄武巖集料表面的剝落情況均比石灰?guī)r集料表面嚴(yán)重，說明石灰?guī)r集料與兩種瀝青的粘附性都優(yōu)于玄武巖集料。

2.2 石灰?guī)r與玄武巖化學(xué)成分分析

集料的化學(xué)成分分析采用X射線熒光光譜儀進(jìn)行，兩種集料的化學(xué)成分分析結(jié)果如表3所示。

表3 集料化學(xué)成分分析結(jié)果

由表3可以看出，玄武巖的化學(xué)成分以SiO2為主，而石灰?guī)r的主要化學(xué)成分為CaO。按照酸度即SiO2重量百分?jǐn)?shù)可知，本研究采用的玄武巖為中性巖，而石灰?guī)r呈堿性。

2.3 巖相分析

因為不同的礦物具有不同的物理特征，礦物成分的變化則引起巖石紋理的變化，并直接影響集料的力學(xué)特性。微觀測試采用SU-70場發(fā)射掃描電鏡，如圖3所示是兩種集料的微觀結(jié)構(gòu)圖。

由圖3可以看出，石灰?guī)r與玄武巖的表面紋理明顯不同，石灰?guī)r呈現(xiàn)無規(guī)則的凹凸形態(tài)，而玄武巖為平行的條紋狀，這主要是由于二者的礦物組成不同造成的。石灰?guī)r的主要礦物為方解石，其主要是超細(xì)顆粒矩陣和等顆粒，石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)是緊密和塊狀的。玄武巖的主要礦物為斜長石、輝石及玻璃質(zhì)等，斜長石中的條紋晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無規(guī)則的相互重疊排列，大多數(shù)品種會在表面產(chǎn)生細(xì)而且平行的條紋，普通輝石有平行柱狀的兩組解理。

由上述試驗及分析結(jié)果可以定性的判定石灰?guī)r與兩種瀝青的粘附性優(yōu)于玄武巖，主要原因在于石灰?guī)r呈較強堿性，與瀝青的化學(xué)結(jié)合力大于玄武巖；石灰?guī)r凹凸不平的表面紋理有利于吸附瀝青，嵌入凹處的瀝青與凸起的紋理在表面形成嵌鎖狀態(tài)，提高了瀝青與集料的粘附力。

3 結(jié)語

本文通過室內(nèi)試驗對比分析了玄武巖、石灰?guī)r集料與兩種瀝青的粘附性和微觀特征機理。主要結(jié)論如下：

1)石灰?guī)r集料與兩種瀝青的粘附性優(yōu)于玄武巖集料。

2)與玄武巖集料相比，石灰?guī)r集料含有較少的SiO2，這意味著石灰?guī)r集料呈現(xiàn)較強的堿性，它與瀝青之間應(yīng)有較高的化學(xué)粘附力。

3)通過巖相分析研究了玄武巖、石灰?guī)r集料的組織結(jié)構(gòu)與礦物組成，石灰?guī)r集料表面紋理結(jié)構(gòu)比玄武巖集料的更加豐富，更有利于吸附瀝青。

[1] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

Research on the adhesiveness between different coarse aggregates and two kinds of asphalts

Wang Daohong1Zhu Dewu1Li Xinxin2Wei Jin3

(1.No.2 Department of Weifang Road Bridge Engineering Company, Weifang 261031, China;2.School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;3.Building Scientific Research Institute in Shandong Province, Jinan 250000, China)

Water boiling method was conducted to evaluate the adhesiveness between two kinds of aggregate and asphalt binder. And the mechanization was analyzed based on the microscopic features. The results showed that, the limestone aggregate had strorg allkaline, the texture was irregular, and its asphalt adhesion better than that basalt aggregate.

limestone, basalt, asphalt, adhesiveness

1009-6825(2017)08-0115-03

2017-01-08

王道洪(1965- )，男，高級工程師; 李鑫鑫(1992- )，女,在讀碩士

TU535

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