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      對鹽濕熱作用下瀝青粘結(jié)性能的探討

      2019-09-10 07:22:44王定洪
      西部交通科技 2019年8期
      關(guān)鍵詞:石灰?guī)r玄武巖集料

      王定洪

      摘要:本文通過水煮法實驗,對南方沿海鹽濕環(huán)境下,瀝青與集料粘結(jié)性能影響因素進(jìn)行研究,結(jié)果表明鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降,SBS改性瀝青的粘附性稍優(yōu)于基質(zhì)瀝青。

      關(guān)鍵詞:沿海鹽濕;集料;石灰?guī)r;玄武巖;試驗;探討

      中圖分類號:U414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.009

      文章編號:1673-4874(2019)08-0031-03

      0引言

      我國北部灣沿海地區(qū)高溫、多雨、含鹽,屬于沿海鹽濕熱環(huán)境,該區(qū)域歷年來出現(xiàn)的極端最高氣溫多在36℃~42℃,極端最低氣溫一般在-2℃~0℃。在鹽濕熱環(huán)境下,道路瀝青混合料要求瀝青與集料具有良好的粘結(jié)性能,工程質(zhì)量才能得到保證?,F(xiàn)該區(qū)域因瀝青與集料粘結(jié)性能的原因,導(dǎo)致瀝青路面病害迅速發(fā)展情況比較突出,維修成本較高,因而在鹽濕熱環(huán)境下,對瀝青與集料粘結(jié)性能的研究有著重要意義。本文通過模擬鹽濕熱環(huán)境對不同集料進(jìn)行了粘結(jié)性能試驗,以評價瀝青與集料在沿海鹽濕熱環(huán)境下的粘結(jié)性能。

      1鹽濕熱作用下,北部灣沿海地區(qū)瀝青路面病害概況

      在鹽濕熱作用下,沿海地區(qū)已通車運(yùn)營的高速公路瀝青路面病害中,絕大多數(shù)都是因為瀝青與集料間粘結(jié)性能不好產(chǎn)生的??梢?,研究在該環(huán)境下的瀝青粘結(jié)性能有重要意義。目前瀝青路面由于瀝青粘結(jié)問題產(chǎn)生的典型病害主要有以下幾種形式:

      (1)瀝青路面骨料松散、坑槽

      這種病害主要是因瀝青與集料間粘結(jié)強(qiáng)度不夠,進(jìn)而出現(xiàn)裂縫,在水和車輛荷載作用下,骨料出現(xiàn)松散,車輛反復(fù)作用后,發(fā)生坑槽。

      (2)瀝青路面網(wǎng)裂

      這種病害主要是因瀝青與集料間粘結(jié)力強(qiáng)度不夠,在瀝青干縮時形成裂縫后,在水的作用下,基層發(fā)生水損害,產(chǎn)生局部網(wǎng)裂。

      (3)瀝青路面細(xì)集料脫落、露骨

      這種病害產(chǎn)生的主要原因是瀝青與集料間粘結(jié)力強(qiáng)度不夠,在車輛作用下,細(xì)集料和部分骨料脫落形成。

      可見,鹽濕環(huán)境下,研究瀝青和集料粘結(jié)性能,對處理路面病害有重要作用。

      2沿海地區(qū)瀝青與集料粘結(jié)性能研究

      沿海地區(qū)的公路建筑礦料原材,長期處于沿海鹽濕環(huán)境下,未開采的原材料表層或縫隙會有海鹽粒子的積累,同時,開采破碎后的集料在堆放過程中也會受到含鹽雨霧等的侵蝕,經(jīng)過含鹽雨霧侵蝕過的礦料與瀝青的粘附性能是否會受到影響,可通過采用直觀的水煮法對經(jīng)過海水侵蝕過的集料進(jìn)行試驗評價。

      2.1試驗集料選擇

      瀝青與集料的粘附性首先決定于集料的化學(xué)成分,按照二氧化硅的含量可將集料分為酸性(SiO2含量>65%的石料)、基性(SiO2含量在52%~65%的石料)和堿性(SiO2含量<52%的石料)。

      試驗選用公路建設(shè)中最常使用的兩種礦料:石灰?guī)r和玄武巖。其中,石灰?guī)r主要成分為Ca0;玄武巖的主要成分為SiO2。表1是兩種典型石料的化學(xué)成分。

      2.2試驗方法及分類

      目前評價瀝青一集料粘附性的方法相對較多,大體可以分為三類:

      (1)靜態(tài)剝落試驗,包括粗集料的水煮法和細(xì)集料的水浸法;

      (2)動態(tài)剝落試驗,包括瀝青與石料的低溫粘結(jié)性試驗、動態(tài)沖刷水浸法試驗等;

      (3)化學(xué)分析試驗,包括光電比色法、溶劑洗脫法和凈吸附法等。

      試驗采用水煮法進(jìn)行,按照瀝青種類分為兩類:

      (1)基質(zhì)瀝青-集料粘附性的水煮法試驗;

      (2)改性瀝青-集料粘附性的水煮法試驗。

      其中,靜態(tài)剝落試驗和動態(tài)剝落試驗分別分為3組試驗進(jìn)行:第一組為對比組,集料裹覆瀝青后在純水中水煮;第二組為集料裹覆瀝青后在濃縮5倍的海水中水煮;第三組將集料在濃縮5倍的海水中浸泡24h后烘干,再與瀝青裹覆后在純水中水煮。其中,為了對應(yīng)研究瀝青混合料鹽濕熱循環(huán)加速試驗,試驗采用了濃縮5倍的海水對集料進(jìn)行浸泡。

      2.3水煮法試驗情況

      試驗結(jié)果(見表2、表3)表明:海水中的鹽分會降低瀝青一集料的粘附性,加速瀝青從集料表面上的剝離;被海水浸泡過的集料,其與瀝青的粘附性大大降低;石灰?guī)r相對玄武巖與瀝青的粘附性在水環(huán)境中更好。SBS改性瀝青與集料的粘附性在水或海水侵蝕環(huán)境中均優(yōu)于基質(zhì)瀝青。雖然水煮法評價瀝青與集料的粘附性存在一定的主觀因素,但能直觀看出瀝青與集料經(jīng)過不同環(huán)境處理后其粘附性存在較大差異。

      2.4結(jié)果分析

      通常情況下,SBS改性瀝青與集料的粘附性優(yōu)于基質(zhì)瀝青,這與第一組試驗(純水水煮)有一致的結(jié)論。第二組試驗(濃縮5倍的海水水煮)目的是研究未被海水侵蝕過的集料和瀝青裹覆后,受到沿海鹽濕環(huán)境侵蝕的情況下兩種瀝青一集料的粘附性,即鹽分沒有直接存在于瀝青一集料界面時,其在鹽濕環(huán)境中的粘附性。第二組試驗結(jié)果表明,瀝青一集料的粘附性受沿海鹽濕環(huán)境的影響,有下降的趨勢,SBS改性瀝青的抗鹽蝕性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青。第三組試驗(集料經(jīng)濃縮5倍的海水浸泡后純水水煮)用于評價海水鹽分存在于瀝青一集料界面時對其粘附性的影響,結(jié)果表明鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降,SBS改性瀝青的粘附性稍優(yōu)于基質(zhì)瀝青。當(dāng)海鹽已附著在集料表面時,再與瀝青裹覆,集料的表面活性發(fā)生變化,且在集料表面孔隙或縫隙處有結(jié)晶鹽殘留,形成“集料一海鹽一瀝青”兩個界面,而海鹽是一種力學(xué)脆弱的結(jié)晶或粉末固體,形成瀝青一集料中間的軟弱夾層,極大地影響了瀝青一集料的粘附性。因此,為了保證瀝青一集料的粘附性,應(yīng)避免集料受海鹽的侵蝕。

      3結(jié)語

      本文采用水煮法,對我國南方沿海地區(qū)鹽濕熱環(huán)境進(jìn)行了模擬,對兩種瀝青和兩種集料進(jìn)行粘附性試驗。結(jié)果表明,鹽分進(jìn)入瀝青一集料界面后粘附性顯著下降,SBS改性瀝青的粘附性稍優(yōu)于基質(zhì)瀝青。在工程實際中:(1)盡可能不用沿海地區(qū)集料;(2)應(yīng)對運(yùn)輸?shù)窖睾9さ氐募献龊梅雷o(hù)和盡快使用,使較少海鹽附著在集料表面,提高瀝青與集料粘附性;(3)要用改性瀝青,提高粘附性。

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