如果提高沥青路面强度

浅议如果提高沥青路面强度

1 引言

随着国民经济和交通运输的快速发展，交通大流量、车辆大型化、重载超载及渠化交通等逐渐成为现代交通的鲜明特点和必然趋势。全球气候的持续变暖，公路使用条件变得日益苛刻，传统沥青路面已难负重任，许多公路沥青路面建成不久，各种病害也随之而来，即使采用重交沥青，仍不能满足现代交通的需要，车辙、温缩、开裂、坑槽等早期破坏情况时有发生。

为了使沥青混凝土面层的优秀使用性能耐久，除路面有足够的承载能力、使路面不会产生结构性破坏外，还必须解决沥青混凝土面层本身可能产生的一些早期破坏，常见的早期破坏有沥青混凝土层产生严重辙槽、严重泛油；沥青混凝土层，特别是表面层容易透水，并导致早期水破坏；沥青混凝土表面层产生严重低温裂缝，沥青混凝土层产生疲劳开裂(主要针对柔性路面)。因此，沥青混凝土的高温抗永久形变能力要强，使沥青混凝土层能承受重载车辆的反复作用，不易产生严重的辙槽；沥青混凝土的油石比应该适宜，避免产生泛油；沥青混凝土层要密实、透水性小和均匀性好，使水不易透入并滞留在某层内，以避免早期水破坏。

2 沥青混合料路面强度形成机理

2.1 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。

2.2 石油沥青的化学组分主要有沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组分。沥青与矿料相互作用时发生多种效应，主要有沥青层被矿物表面物理吸附、沥青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附，物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青中的酸性物质(如沥青酸、沥青酸酑)与碱性矿料在接触面上会发生化学变化，在接触面形成不溶于水的沥青酸盐，这时发生的是化学吸附。化学吸附形成的结构沥青膜具有较高的抗水能力。也只有产生化学吸附，沥青混合料才能具备良好的水稳定性。

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(COOH)，羧基中的氢能与碱性石料中的高价金属阳离子交换，形成不溶于水却能溶于高分子碳氢化合物和油分中间的高价沥青酸盐。沥青分子以分子力与岩石中的阴离子(如CO3-2)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。

2.3 沥青混凝土中填加矿粉的作用是以裹附与矿粉表面的结构沥青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，也可采用一部分磨细消石灰粉或失效水泥代替矿粉。有时拌和楼会将一部分回收粉尘掺入混凝土中作为替代。

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(1L隙直径小于0.02mm)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，树脂吸附于矿料表面小孔中，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 混合料质量控制

3.1 材料质量。为保证质量，原材料应每次都分批次进行检验。材料的选配，特别是集料场应固定，选择1～2家能保证施工进度的厂家供料，使材料级配始终处于受控状态。

3.1.1 严格控制沥青材料选择。沥青的选用十分关键，要挑选符合规范要求的沥青，特别是沥青针入度、延度、软化点、闪点指标必须严格把关，每批沥青进场都要进行试验。此外，透层油、粘层油沥青应采用与沥青砼用同一种沥青。

3.1.2 严格控制集料规格。集料质量和品质的好坏，直接影响到沥青与集料粘附性能、粘结力大小。沥青路面对集料的规格要求较

高，在相当程度上要依靠集料间嵌锁作用。如果碎石针片状含量过高、含土量大，表面粉尘太多，会直接导致沥青与集料之间粘结力下降，因此对每批集料进场都要严格进行抽检、筛分；坚决杜绝不合格材料进场。

沥青路面沥青路面组成设计。沥青路面组成设计应采用以经验和实验相结合的方法，在沥青混合料配合比设计上要特别重视。除了常规的几组马歇尔试验外，还应增加抗车辙的热稳定度试验。热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段即生产配合比验证阶段。通过配合比设计确定沥青混合矿料级配及沥青用量。

4 提高沥青混凝土路面强度的措施

4.1 选用材质坚固、表面粗糙、形状方正、有棱角的石料，提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。

4.2 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。

4.3 经多方案进行试验、比选，选择合适的矿粉，并确定合理用量，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内中值。

4.4 通过在沥青中添加高聚物改性剂(如热塑性弹性体类SBS、橡胶类3BR)或碳黑、硅粉等改性剂改善沥青性质，进而改善沥青混凝土工作性质。

4.5 可使用抗剥落剂，但抗剥落剂品种较多，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，但抗剥落剂对集料和沥青有选择性。因此，不能轻易得出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。

质量控制质量控制要点：

4.6.1 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要相符、不宜过大避免造成窝工，影响工期，质量；

4.6.2 补强段的路面厚度要实际，不能凭空想象草草了事、特别是旧路的状况，应避免补强路段的强度补强后弯沉大于设计值，造成新路强度不足、早期破坏严重；严格对原材料的控制，如果对混合料的配合比控制不够，特别是配料和沥清用量不准，会使路面早期出现推拥、油包、松散、坑槽；

4.6.3 施工机械设备陈旧、不配套、会使混合料的配合比、计量、拌和均匀性、压实度、平整度受影响；沥青混合料加热过高、拌和时沥青被矿料的高温灼焦、沥青老化、路面强度不足、产生松散、坑槽；

4.6.4 碾压温度不宜过高、要注意掌握碾压温度，否则会出现压不实、推移、发生微裂。底基层、基层、路面表层要清除干净、对浮土、浮灰、浮砂如清除不干净，在雨水作用下被行车挤压易造成变软及波及面层；

4.6.5 补强松铺系数要控制好，不要导制二次补强层、因二次