【文章內(nèi)容簡介】 能滲入骨料孔隙與微隙縫中。當溫度下 降 時 瀝 青則 在 孔隙 中 發(fā) 生膠 凝 硬化 。 這 種楔 入 與 錨固 作用，形成了瀝青與骨料之間的機械粘合力。 ② 化學反應理論 化學反應理論認為瀝青與礦料之間的粘附性主要來源于瀝青與礦料表面發(fā)生的化學反應。普遍認為：堿性礦料與瀝青有較好的粘附性 。 這是因為瀝青中的酸性成分與礦料 表面的堿性活性中心發(fā)生了反應；酸性礦料缺乏這種堿性活動中心，因而與瀝青的粘附性差。瀝青的酸性越大，集料的堿性越強，瀝青與集料的粘結(jié)性能就越好，抗剝落能力也就越強。 ③ 表面能理論 瀝青的濕潤能力是指瀝青與集料表面的緊密接觸能力。瀝青的濕潤能力也與其它液體一樣，與其自身粘附性有關(guān)。當瀝青擴散并潤濕集料表面時，會產(chǎn)生能量交換，這種交換是 一 種 表 面現(xiàn) 象 ，它 依 靠 瀝青 與 集料 的 緊 密接 觸 和 相互 吸引。水與集料的粘附力比瀝青與集料的粘附力要大，因此水 10 分子就可浸入瀝青 —— 集料表面，形成水 —— 瀝青 —— 集料三相界面。瀝青與集料之間的內(nèi) 部張力隨集料類型和瀝青品種的不同而不同。 ④ 分子定向理論 表面活性分子是由極性基和非極性基組成的不對稱結(jié)構(gòu)，極性基帶有偶極矩，故能表現(xiàn)出力場。瀝青可視為表面活性物質(zhì)在非極性碳氫化合物中的溶液。根據(jù)所含的表面活性物質(zhì)數(shù)量的不同，而具有不同的活性。瀝青粘附于石料表面 后 ， 瀝 青在 石 料表 面 首 先發(fā) 生 極性 分 子 定向 而 形 成吸 附層，與此同時，在極性場中的非極性分子，由于得到極性的感應，而獲得額外的定向能力，繼而構(gòu)成致密的表面吸附層。所以認為，瀝青的極性是粘附的本性，是導致礦料吸附瀝青的根本原因。瀝青在礦料表面的吸附可以分為物理 吸附、化學吸附和選擇性擴散吸附。由于水是極性分子且有氫鍵，因此水對石料的吸附力很強。當?shù)蜆O性石油瀝青與憎水性石料粘附時，由于瀝青與石料不僅有物理吸附，同時還有化學吸附，故不易被水剝落。 灌漿 法半柔性路面材料的組成研究 1） 主要 是結(jié)合馬歇 爾試驗開展大 空隙基體瀝 青混合 料的配合比設(shè)計，通過項目研究提出科學的空隙率、馬歇爾穩(wěn)定 度 與 流 值等 技 術(shù)指 標 的 標準 值 ，對 我 國 相關(guān) 進 行 補充 完善。 11 2） 通過 室內(nèi)外試驗 ，研究灌注水 泥乳漿的抗 壓強度 與抗折強度等物理力學性能與相應的設(shè)計技術(shù)標準，通過對水泥乳漿物理力學性能，低溫收 縮性能的改善作用，以及對半柔性復合路面路用性能的影響。 灌漿 法半柔性路面材料的性能研究 1）研究 半柔性路面 混合料在最佳 配合比下的 各項物 理力學參數(shù)，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。 2）通過 室內(nèi)試驗、 理論分析，研 究半柔性復 合路面 材料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞等路用性能。 灌漿 法半柔性路面材料施工工藝研究 1）本研 究在參考國 內(nèi)外研究基礎(chǔ) 上，并依據(jù) 依托工 程的使用效果 ， 對半柔性路面基體瀝青混合料的配比以及水泥乳漿的配比和材料要求提出相關(guān)規(guī)定。 2）通過 室內(nèi)外試驗 與現(xiàn)場試驗路 面觀測分析 ，提出 灌漿 法 施 工 半柔 性 復合 路 面 施工 質(zhì) 量控 制 技 術(shù)、 驗 收 檢測 標準。 3）在施 工工藝研究 的基礎(chǔ)上，對 半柔性路面 施工、 技術(shù)經(jīng)濟特點開展相應的研究。提出基體瀝青混合料的施工工藝。 12 添加劑 法半柔性路面材料的機理研究 目前公路建設(shè)材料市場上，存在著各種不同類型的抗車轍劑，但整體來說可以分為兩大類，一類是直接對瀝青進行改性的抗車轍改性劑，另一類就是用干拌法直接用于瀝青混合料的外摻抗車轍劑，這兩種抗車轍劑的改性機理存在一定的差異，本課題研究所采用的添加劑為干拌法，其改性機理主要有以下幾個方面： ① 抗車轍劑與集料作 用 抗車轍劑在與熱骨料干拌的過程中抗車轍劑受熱軟化，處 于 粘 流 態(tài)， 具 有較 好 的 流動 性 并局 部 粘 附包 裹 在 骨料 表面，從而提高了骨料的粘結(jié)性，這就相當于對骨料進行了預改性。 ② 抗車轍劑與瀝青作用 繼續(xù)加入瀝青，在拌 和樓 作用下，瀝青將直接與熱骨料表面的抗車轍劑緊密接觸，軟化的抗車轍劑顆粒與熱瀝青相互浸潤并吸收瀝青中的輕質(zhì)油分而發(fā)生溶脹，它們接觸面分子 在 互 相 滲透 時 產(chǎn)生 了 一 系列 物 理化 學 作 用從 而 形 成淺 層的互融過渡層，這樣不僅可以提高瀝青軟化點溫度和瀝青混合料的高溫勁度模量，而且局部強化了瀝青膜并增強瀝青混凝 土 中 自 由瀝 青 抵抗 蠕 動 變形 的 能力 從 而 保證 瀝 青 混凝 土在高溫時穩(wěn)定不變形，從而達到瀝青改性的目的。 ③ 嵌擠、填密作用 13 抗車轍劑在瀝青混合料的拌 和 壓實成型過程中，由于高溫作用而軟化呈粘流態(tài)，具有較強的可塑性，在外力作用下，抗 車 轍 劑 顆粒 相 當于 是 具 有可 塑 變形 能 力 的單 一 粒 徑集 料以各種形態(tài)嵌擠和填充在礦料的骨架空隙中，在路面實際使用溫度下，處于玻璃態(tài)的抗車轍劑顆粒，抵抗變形能力較好，維持了壓實后的形狀，限制礦料顆粒之間的相對滑動，加強了混合料之間的相互作用力，使混合料結(jié)構(gòu)更加緊密，增強了瀝青混合料在高溫下承受外界荷載的能力。 ④ 加筋作用 當抗 車轍劑摻量較低時，混合料中抗車轍劑變形體所起的作用僅是二維約束作用。隨著抗車轍劑摻量的增加，瀝青混 合 料 中 不規(guī) 則 車轍 劑 變 形體 達 到一 定 體 積并 分 布 更為 均勻時就會相互搭接、聯(lián)橋在一起形成一個立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將礦料顆粒牢固地束縛在網(wǎng)格內(nèi)，類似于水泥混凝土中鋼筋所發(fā) 揮 的 作 用， 從 而加 強 了 瀝青 膠 漿體 系 相 互作 用 力 和整 體性，使瀝青混合料整體強度提高，在抗車轍劑所有作用機理中，加筋作用對混凝土性能貢獻最大。 ⑤ 界面理論 從界面理論觀點來看，抗車轍劑瀝青混合料中各相材料是通過各相間的界面 (固液界面、固固界面 )結(jié)合作用而成為整體的 ，而界面結(jié)合作用的強弱與各相之間形成的界面自由能的大小有關(guān)。實際上，抗車轍劑的加入就是改變了傳統(tǒng)瀝 14 青混合料中各相之間的界面作用效果，局部強化了界面力。添加劑顆粒在施工過程中由于高溫的作用而軟化，再經(jīng)過碾壓 后 成 型 。這 樣 就將 添 加 劑的 顆 粒填 充 嵌 擠到 骨 架 的空 隙中，加強了混合料之間的相互作用力，使混合料結(jié)構(gòu)更加緊密，增加了瀝青混合料在高溫下承受荷載的能力。 RP2020 抗車轍劑是一種高分子復合的瀝青混合料外摻材料，主要包括塑性材料和彈性材料，在高溫條件其軟化，膨脹，粘附，能夠在與瀝青混合料很好的相互作用，提高混合料的 各種路用效果，以上五種改性機理，在 RP2020 應用過程同時存在，相互作用，最終保證了 RP2020 抗車轍劑瀝青混合料的性能指標的優(yōu)越性。 添加劑法半柔性路面材料的組成研究 對于添加劑法半柔性路面材料的組成設(shè)計，依然采用了目 前 我 國 在瀝 青 混合 料 配 合比 設(shè) 計方 面 主 流的 馬 歇 爾設(shè) 計方法，通過室內(nèi)擊實試驗，測試其體積性能，評價并篩選出最優(yōu)的半柔性路面材料組成。 a、集料篩分及合成級配 依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（ JTG F402020）的要求以及各種集料的篩分結(jié)果，試拌合成級配按要求選擇三個配合比，其合 成級配如表 1 和圖 1 所示，三種選用級配分別為粗、中、細三種級配。 15 表 1 合成級配設(shè)計 篩孔尺寸 19 16 配合 比 1 配合 比 2 配合 比 3 級配上限 100 100 92 80 62 48 36 26 18 14 8 級配下限 100 90 76 60 34 20 13 9 7 5 4 級配中值 100 CA1 CA2 CA3 ~19 100 32 30 33 ~ 100 100 100 19 16 21 ~ 100 100 100 100 21 22 20 0~ 100 100 100 100 100 27 31 25 礦粉 100 100 100 100 100 100 100 100 100 1 1 1 合成級配1 100 99 92 72 53 25 17 12 8 6 4 100 — — 合成級配2 100 99 92 74 58 29 20 14 9 7 4 — 100 — 合成級配3 100 99 92 71 51 24 16 11 8 6 4 — — 100 圖 1 合成級配圖 通過馬歇爾擊實成型后，測試其體積性能和穩(wěn)定度等數(shù)據(jù)，對三種級配進行優(yōu)選 ，最終 選定 級配 1 為最佳級配， 作 16 為后續(xù)研究的基準級配。 b、基質(zhì)瀝青混合料配合比設(shè)計 采用實測法確定最大理論密度，采用表干法測試瀝青混合料試件毛體積相對密度，根據(jù)最大理論密度計算空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等物理力學指標，試驗結(jié)果如表 2所示。 表 2 馬歇爾體積性能指標 油石比 空隙率 （ %） 理論最大相對 密度（ g/cm3） 毛體積相對 密度（ g/cm3） 礦料間 隙率（ %） 瀝青飽 和度 (%) 馬歇爾穩(wěn) 定度 (MS) 流值 (FL) % % % % % 要求 3~6