２０１０年第４期　（总第１９４期）　黑龙江交通科技　ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪｌＡ０ＴＯＮＧ　ＫＥＪＩ　Ｎｏ．４，２０１０　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．１９４）　谈如何提高沥青混凝土路面强度的问题　王胜‘，于海生　，金太学　（１．黑龙江省呼兰养路总段；２．哈尔滨市公路管理处；３．黑龙江省公路工程监理咨询公司）　摘要：着重分析了沥青混凝土强度形成机理，研究了提高混合料强度的措施，以期达到提高沥青路面的使　用品质和耐久性的目的。　关键词：沥青混凝土；路面强度；吸附　中图分类号：Ｕ４１６．２１７　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０４—００７４—０１　当前世界各国公路大多采用沥青混凝土路面，其原因是它　具有诸多优良性能。但沥青路面相对于水泥混凝土路面养护费　用成本较高，使用期限短，耐久性差。由于建设施工期间选料、　施—Ｔ＇—Ｔ艺控制不当，将会加剧沥青路面的破坏。因此，认识沥青　混合料（包括沥青混凝土）路面强度形成机理以达到提高沥青　路面的使用品质和耐久性的目的尤为重要。　（１）沥青混合料（包括沥青混凝土）是由矿质骨架和沥　青胶结物所构成的、具有空间网络结构的一种多相分散系。　沥青混合料（包括沥青混凝土）的强度由矿料之间的嵌挤力　与内摩阻力、沥青与矿料之间的粘聚力两部分组成。　矿料之间的嵌挤力与内摩阻力的大小，主要取决于矿料　的级配、尺寸均匀度、颗粒形状、表面粗糙度和沥青含量。　沥青混合料按级配构成原则的不同可分为３种方式。　①悬浮密实结构：由连续级配矿质混合料组成的密实混合　料，各种级配连续存在，同一档较大颗粒都被较小一档颗粒　挤开，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中。这种结构通常　按最佳级配原理进行设计，密实度与强度较高，水稳定性好，　但受沥青的性质和物理状态影响较大，温度稳定性较差。传　统的Ｉ型和Ⅱ型沥青混凝土（ＡＣ）属于此类型结构。②骨架　空隙结构：较粗颗粒矿料彼此紧密相连，较细集料数量较少，　不足以充分填充空隙，其空隙率大。这种结构中骨料的之间　的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用，受沥青的性质和物理状　态影响较小，温度稳定性好，水稳定性差。抗滑表层（ＡＫ）、　沥青碎石（ＡＭ）属于此类型结构。③骨架密实结构是综合　以上两种方式组成的结构。混合料中既有一定数量的粗骨　料形成骨架，又根据粗骨料的空隙的多少加入一定细料，形　成较高的密实度。间断级配及按此原理构成，碎石沥青胶砂　混凝土（ＳＭＡ）、多碎石沥青混凝土（ＳＡＣ）、薄沥青混凝土　（ＢＢＭ）属于此类型结构。此类型结构对材料级配及各施工　环节工艺控制要求很严格。　（２）粘聚力主要取决于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。　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、沥青酸酐）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。　收稿日期：２００９一ｏ６—２２　・７４・　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　物和油分中的高价沥青酸盐。沥青分子以分子力与岩石中　的阴离子部分相互作用。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。　沥青混凝土中填加矿粉的作用是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人混凝土中　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）提高沥青混合料的强度包括两个方面：一是提高矿　质骨料之间的嵌挤力与摩阻力，二是提高沥青与矿料之间的　粘结力。　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。　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。　经多方案试验、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　的中值。　通过在沥青中添加高聚物改性剂或碳黑、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。　可使用抗剥落剂，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，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。　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相符；补　强段的路面厚度要实际，不能凭空想象旧路的状况，应避免　补强路段补强后弯沉大于设计值，造成新路强度不足、早期　破坏严重；严格控制原材料，如果对混合料的配合比控制不　够，特别是配料和沥青用量不准，会使路面早期出现推拥、油　包、松散、坑槽；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；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；补强松铺系数　要控制好，不要导致二次补强层，二次补强层无法与下基层　紧密连接，易产生松散、坑槽、网裂。严格按基本建设程序办　事，认真作好施工管理、质量管理；杜绝无路面施工经验、无　路面设备和技术力量的施工队伍承担路面施工。