提高瀝青與集料粘附性幾種措施全套

提高瀝青與集料粘附性幾種措施全套1、概述隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，人們對瀝青路面集料的要求和認(rèn)識不斷提高，但是隨之而來的是表面層成質(zhì)集料的來源越來越困難。石灰?guī)r等堿性石料，與瀝青的粘附性很好，但耐磨性能很差，不能適用于瀝青路面表面層抗滑及耐磨耗的要求。采用石灰?guī)r石料鋪筑的路面，所期望的石料之間的嵌擠作用不能良好的形成，表面構(gòu)造深度及摩擦系數(shù)很快衰減，相反安山巖、花崗巖、砂巖、石英巖等酸性巖石，石質(zhì)堅硬、致密、耐磨性強(qiáng)，能充分發(fā)揮集料之間的嵌擠作用，鋪筑的瀝青路面表面層有很好的抗磨耗作用。惟有它們含有較多的二氧化硅成分，與瀝青的粘附性能卻不很好，很容易在水分的作用下造成瀝青膜的剝落，很快導(dǎo)致瀝青路面的松散、掉粒、坑槽等水浸害。瀝青與集料的粘附性直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。粘附性它不僅與瀝青的性質(zhì)有密切關(guān)系，而且與礦料性質(zhì)有關(guān)，瀝青與礦料相互作用時，除分子力的作用，即物理吸附性外，還有化學(xué)的作用，即化學(xué)吸附，而且后者可較前者強(qiáng)若干倍。本文主要是根據(jù)瀝青與集料作用機(jī)理，提出幾種提高提高瀝青與集料粘附的方法。2、用消石灰改善瀝青與集料粘附性的機(jī)理2.1消石灰改善瀝青與集料粘附性的機(jī)理（1）消石灰能使集料表面活化，提高與瀝青的粘結(jié)力。Ca(OH)2可以使瀝青的非極性部分離子化，結(jié)合成極性基才得以穩(wěn)定的。其理由可以從將消石灰先與瀝青混合再與集料拌合的要比消石灰先與集料混合再與瀝青拌合的混合料的剝勤率要大這一事實(shí)得到證明。（2）集料表面的氫、鈉、鉀等陽離子能被消石灰中的鈣離子置換，同樣起到表面活性劑的作用。（3）消石灰可以提高瀝青的粘性，同時可以使集料的表同性得到改善，一般的石灰?guī)r礦料的比表面積只有2500-3500cm2/g，而消石灰的比表面積有7000cm2/g以上，這就使瀝青與集料之間的分子力增大。（4）消石灰能降低集料表面的負(fù)電荷，降低表面能，而表面能小的集料不與氫鍵結(jié)合，水穩(wěn)定性好。（5）消石灰做為礦粉使用時具有相當(dāng)?shù)幕钚裕梢耘c瀝青中的有機(jī)酸發(fā)生反應(yīng)，生成能起到表面活性劑作用的鈣鹽。（6）消石灰在集料礦料間結(jié)合成為獨(dú)立的結(jié)晶質(zhì)的石灰石，與瀝青的粘結(jié)性起到疊到作用。2.2摻加消石灰或生石灰粉方法（1）用石灰漿或用石灰水涂覆集料，效果很好，其缺點(diǎn)是需增加成本。要增加一套冷料倉，皮帶輸送機(jī)，抽水機(jī)，石灰水（漿）池等，成本較高，降低生產(chǎn)效率。（2）摻加消石灰粉或石灰粉，添加時必須確保集料是在裹覆石灰粉后才與瀝青拌合，這對間歇式拌合機(jī)比較容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是不宜準(zhǔn)確控制石灰粉用量，可以考慮在拌合機(jī)上加裝一套螺旋進(jìn)料器，或加工礦粉時按比例投放石灰，這需要礦粉生產(chǎn)配合。實(shí)際上以上兩種方法都是比較切實(shí)可行的。（3）將生石灰粉與潮濕的集料拌合，它同時能降低集料中3%-5%的含水率，對多雨的南方地區(qū)比較適用。3、應(yīng)用中存在的問題石灰主要是改變集料表面，使其形成多孔粗糙結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)微孔吸附，來提高瀝青混合料水穩(wěn)性。所以必須使石灰均勻覆蓋到集料表面，這樣石灰添加問題就成為其應(yīng)用的制約因素，國內(nèi)、外雖對石灰的添加方法進(jìn)行了各種嘗試，但都存在一些問題。①干法：這種方法需要對礦粉加入裝置進(jìn)行改進(jìn)，減少加入過程中石灰的損失，增加拌和的均勻性。②干濕法：這種方法中集料的烘干需要消耗較多的燃料，增加熱拌瀝青混合料的成本，同時對集料除塵設(shè)備也有一些特殊要求。③稀漿法：這種方法和第一種方法存在同樣的問題，且工作量更大。④浸泡法：要將如此巨量的集料在一定劑量的石灰水池中浸泡一定時間，還要保證石灰在集料表面形成穩(wěn)定的結(jié)晶覆蓋層，施工難度之大、周期之長是可想而知的。目前室內(nèi)試驗(yàn)研究認(rèn)為，石灰對瀝青混合料的水穩(wěn)性甚至其他性能都有明顯的改善，但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，石灰很難均勻分散到瀝青混合料中，不能均勻裹覆粗、細(xì)集料表面，還常常出現(xiàn)石灰瀝青結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，大大影響了使用效果，這是制約石灰使用的主要因素。4、建議4.1通過改變路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工工藝提高瀝青與集料的粘附性水侵害是瀝青路面損壞的主要原因，其作用機(jī)理是:在水的作用下，瀝青逐漸喪失與礦料的粘結(jié)力，從礦料表面脫落，并在車輛的作用下，瀝青面層呈現(xiàn)松散狀態(tài)，形成水損害。水損害產(chǎn)生的原因通常有下列幾種：路面排水系統(tǒng)不健全；路面壓實(shí)度不足；路面離析；半剛性基層反射裂縫造成雨水的滲入；路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等。從設(shè)計角度講，主要是設(shè)計健全的路面排水系統(tǒng)，若采用排水路面則須在瀝青面層的下層用瀝青含量高的瀝青砂做下封層，其厚度應(yīng)不小于2—2.5cm；優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)；采用抗裂性好的基層，如水穩(wěn)碎石等；采取措施減小半剛性基層反射裂縫造成的影響；采用SMA等新型防水性好、耐久的路面面層等。從施工角度講，主要是優(yōu)化施工工藝，提高瀝青路面施工時的壓實(shí)度和平整度。4.2使用化學(xué)抗剝劑提高瀝青與集料的粘附性隨著表面化學(xué)的發(fā)展，各種表面活性劑的開發(fā)，也已經(jīng)開發(fā)了許多抗剝劑。實(shí)踐證明，在瀝青中添加大量環(huán)烷酸類高分子有機(jī)酸，尤其是添加鈣、鎂、鉛，錳等各種類型的金屬皂，能夠有效提高瀝青與集料的粘附性?？箘儎┩ㄟ^親油基與瀝青結(jié)合，親水基與集料結(jié)合，使瀝青與集料的粘附性得以提高，所以對集料表面帶有負(fù)電荷的應(yīng)采用陽離子型，表面帶有正電荷的應(yīng)采用陰離子型的表面活性劑，才能起到好的效果。由于酸性石料帶有負(fù)電荷，抗剝離劑一般采用陽離子型的表面活性劑，當(dāng)然這就使堿性石料采用抗剝落劑顯得無能為力，而且對堿性石料也沒有此種必要?？箘兟鋭┦褂梅椒ǜ叻肿宇惪箘兟鋭┦褂玫年P(guān)鍵是要使其與瀝青相熔均勻，可通過以下方法實(shí)現(xiàn)：①在一定容量的瀝青罐中按比例加入高分子類抗剝落劑，用機(jī)械攪拌均勻，輸送到儲存罐中備用。②在輸油管道上增加一個流量計，根據(jù)瀝青流量按比例加入高分子類抗剝落劑，在輸送過程中使其均勻。③在瀝青儲存罐中按瀝青重量加入高分子類抗剝落劑后，利用儲存罐循環(huán)系統(tǒng)（油泵）使之混合均勻。④在瀝青脫桶器中，按瀝青重量加入高分子類抗剝落劑，使其在瀝青泵入儲存罐的過程中自動混合均勻。建議建設(shè)單位對本區(qū)酸性石料與瀝青的粘附性展開研究，建立瀝青抗剝落劑使用指南，指導(dǎo)施工單位合理選用抗剝落劑及確定最佳用量。5、總結(jié)綜上所述，只要在瀝青路面設(shè)計和施工時，采取相應(yīng)的改善措施，對于提高瀝青與集料的粘附性，防范瀝青路面的水損壞效果還是比較明顯的。在施工時，往往同時采用兩種或兩種以上的綜合處理方法比單獨(dú)一種效果要比較好。如選擇低標(biāo)號瀝青或使用改性瀝青，并同時用石灰水處理粗集料；采用摻加抗剝劑并用水泥替代部分礦粉；用石灰水處理粗集料同時用水泥替代部分礦粉等。對于集料與瀝青的粘附性指標(biāo)來說，這個指標(biāo)存在著3個致命的缺陷：首先，要看是否具有不同粘附性等級與路面水損害關(guān)系的長期性能觀測資料，這些資料是否已表明粘附性大于等于4級就不會產(chǎn)生水損害，事實(shí)上這種關(guān)系并沒有建立。其次，水煮法試驗(yàn)結(jié)果受人為主觀因素影響太大，再次，水煮法只使用了9.5,13.2的粗集料，事實(shí)上，除了部分細(xì)集料本身與瀝青粘附性較差外，粉塵含量大也造成了與瀝青粘附性的降低。添加抗剝落劑能改善和提高瀝青混合料抗水損害能力，但抗剝落劑（液體和石灰添加劑）對集料瀝青有選擇性，不能輕易得出某種抗剝落劑不好或是劣質(zhì)產(chǎn)品的結(jié)論，應(yīng)通過周密的試驗(yàn)設(shè)計來進(jìn)行篩選。此外，瀝青混合料殘留浸水馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標(biāo)也存在著致命