邵 華，多吉歐珠， 格桑久美

（1.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031；2.西藏珠峰交通工程檢測有限公司，西藏 日喀則 857000）

引言

西藏農(nóng)村公路多采用瀝青路面，石料多為石灰?guī)r等中性、堿性石料，與瀝青黏附性好，卻缺乏耐磨性，有時無法滿足瀝青路面耐磨耗、抗滑的需求。因此，在西藏地區(qū)多為就地取材、因地制宜的情況下，瀝青混凝土選擇酸性集料時，需摻加抗剝落劑。酸性集料更為堅硬，摻加抗剝落劑后，通過降低集料與瀝青界面張力，增強黏附性，保證了瀝青混凝土的各項性能指標。

1 表面能理論概述

道路工程中，表面能為瀝青-集料體系單位表面積增加過程中吉布斯自由能變化量，通過表面能理論能夠?qū)r青-集料黏附性進行量化，且通過黏附結(jié)合、內(nèi)聚結(jié)合能等理論，解釋水的侵蝕下混合料破壞機理，評價瀝青混合料是否能夠提高抗水損害能力［1］。按照表面能理論及測試方式，能夠獲得瀝青-集料表面能參數(shù)，以此計算剝落功、黏附功等表面能指標，評價瀝青混合料性能。

瀝青-集料黏附功是污水條件下，集料表面瀝青黏附體系的表面自由能公式：

2 材料與試驗

2.1 材料

集料選用破碎礫石，成分以二氧化硅為主，和瀝青黏附性差，為典型酸性集料；瀝青選用70#石油改性瀝青；抗剝落劑是根據(jù)瀝青與集料黏附性差的問題，采取非胺類 AMR型抗剝落劑，以此改善瀝青與集料黏附性能，外觀是淺黃色固體顆粒，無刺激性氣味，熔點為61.1 ℃，和熱熔瀝青具有良好相容性，適用于熱拌瀝青混合料。

2.2 方法

瀝青抗剝落劑摻量是0.5%、0.4%、0.3%作為指標進行試驗。通過全自動表面張力儀，以插板法測定瀝青表面能參數(shù)，插板法利用測定接觸角的方式，計算瀝青表面能，包含后退接觸角與前進接觸角［2］。而在瀝青表面能參數(shù)計算中，前進接觸角更為精準，選擇前進接觸角測定瀝青表面能，是指瀝青玻璃片插入溶液內(nèi)形成夾角，模擬瀝青和集料黏附過程，見圖1。

圖1 前接觸角測試

表面能和接觸角公式：

式中：—物質(zhì)表面發(fā)力；γLW—非極性分量色散分量；γ-—Lewis堿性分量；γ+—Lewis酸性分量。

2.3 表面能參數(shù)

將瀝青和溶劑表面參數(shù)的接觸角帶入公式（2），可獲得抗剝落劑前進過程表面能參數(shù)，結(jié)果見表1。

2.4 黏附性能分析

在瀝青混合料摻量分析中，將參數(shù)帶入公式（1），計算瀝青-集料黏附功，將其帶入公式（2），分析瀝青-集料剝落功，結(jié)果見表2。

研究表明，瀝青-集料Gsa黏附功和Gsaw剝落功比值絕對值能夠表明瀝青-集料黏附性質(zhì)量，以ER指標表示：

ER指標能夠代表瀝青-集料黏附性，數(shù)值越大，代表黏附性越好。瀝青抗剝落劑機理是根據(jù)集料化合反應，形成強力化學紐帶，提高瀝青-集料黏附性。當抗剝落劑摻量為0.4%，ER指標最大，代表瀝青-集 料此時黏附性最大。試驗檢測結(jié)果顯示，添加0.4%抗剝落劑后改性瀝青黏附性達到5級。

3 瀝青混合料水穩(wěn)定性分析

3.1 評價方法

瀝青混合料水穩(wěn)定性，是指瀝青-集料構(gòu)成黏附層，遇水后對瀝青產(chǎn)生置換作用，引起瀝青剝落。瀝青水穩(wěn)定性性能不足，易產(chǎn)生水損害，水的作用導致瀝青與集料黏附性降低，水分會進入混合料內(nèi)，行車壓力下遷移集料表面瀝青，瀝青膜較薄，水會穿透瀝青膜造成剝落［3］。加入抗剝落劑，研究混合料水穩(wěn)定性變化，采取浸水馬歇爾穩(wěn)定試驗的方式，檢驗瀝青混合料遭受水損害后抗剝落能力，是檢驗水穩(wěn)定性的指標，殘留穩(wěn)定度大，則代表混合料水穩(wěn)定性良好。

3.2 結(jié)果分析

選用抗剝落劑、水泥、瀝青混合料的方式，水泥外摻，替代礦粉添加到瀝青混合料內(nèi)，制作的瀝青混合料馬歇爾試件尺寸，滿足高度62.00～64.00 mm、 直徑101.4～101.8 mm的情況下，開展后續(xù)試驗，試樣合格后放入標準60 ℃恒溫水浴內(nèi)浸泡35 min，加載速率是50 mm/min［4］。試驗結(jié)果見表3。

表3 試驗結(jié)果

由表3可知，加入抗剝落劑后，瀝青混合料產(chǎn)生顯著變化，提高了浸水穩(wěn)定度與混合料殘留穩(wěn)定度。在抗剝落劑摻量是0.3%、0.4%與0.5%剝落劑摻量中，盡管0.3%與0.5%摻量有改善效果，且0.3%摻量優(yōu)于0.5%摻量，卻仍有不足。而0.4%摻量時，殘留穩(wěn)定度較高，達到了良好抗剝落效果。因此，改善瀝青水剝落性的最佳摻量是0.4%。

4 結(jié)語

在西藏自治區(qū)公路建設發(fā)展下，優(yōu)質(zhì)石料逐漸緊缺，迫切需要尋找其用于建設公路的石料。各地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不同，種類也千差萬別，需要就地取材、因地制宜?；诠こ淘靸r，有些情況會選用弱酸性集料完成公路建設。為了提高瀝青混合料水穩(wěn)定性，需添加抗剝落劑，基于表面能理論，通過馬歇爾穩(wěn)定試驗的方式，分析發(fā)現(xiàn)最佳摻量為0.4%，能夠有效增強瀝青水穩(wěn)定性。