如何改善沥青与集料的粘附性

1、如何改善沥青与集料的粘附性 一、沥青与集料粘附性基本理论 （一）化学反应理论。沥青与集料之间的粘附性主要来源于 沥青与集料表面发生化学反应。 石油沥青中含有大量的酸性及碱 性化合物，且酸性组分高于碱性组分。碱性集料如石灰岩表面存 在石灰岩碱性活性中心。容易与沥青中的碱性成分发生化学反 应，生成不溶于水的化合物，故粘附性好。而酸性集料如花岗岩 表面缺乏这种碱性活性中心， 故较少发生化学反应，所以粘附性 差。 （二）力学理论。沥青与集料之间的粘附性主要是由于其间 分子力的作用。从微观角度看，集料的表面粗糙和高低不平，这 种粗糙增加了沥青的表面积， 使沥青和集料粘合（界）面积增大。 提高了两者之间总

2、的粘结力。此外，集料表面存在着各种形状、 各种取向、各种大小的空隙和微裂缝，由于吸附与毛细作用，沥 青渗入上述孔隙与裂缝，增加了两者结合的总内表面积， 从而提 高了总的粘结力。再者，沥青在高温时以液相渗入骨料孔隙与微 裂隙中，当温度降低后，沥青则在空隙中发生胶凝硬化，这种锲 入与锚固作用，增强了沥青与集料之间的机械结合力。 （三）静电理论。静电理论认为当沥青与集料接触时， 沥青一 集料体系形成双电层而产生静电引力。 它可以看作一个电容器由 于两种不同的物质接触而充电， 界面的作用力就是双电层之间的 作用力 二、粘附性的影响因素 （一）沥青性质对粘附性的影响。沥青是一种成分极为复杂 的化和物，按

3、照色谱分析法可将其分解成沥青质、饱和酚、芳香 酚和胶质四种组分。研究表明：饱和酚和芳香酚都作为油分，在 沥青中起着润滑和柔软作用，且均属于定分子化合物，是非极性 物质，主要以范德华力与矿料表面发生吸附。故与集料的粘附力 较弱，很容易脱附。而胶质与沥青质均为带有极性或是表面活性 物质，沥青中具有化学活性组分的沥青酸、沥青酸酐等极性组分 基本都集中在胶质和沥青质中， 这些成分与集料表面发生化学吸 附，故吸附力较强。此外，沥青组分中属于酸性的物质有环烷酸、 地沥青酸。沥青酸和沥青酸酐是沥青中活性最大组分，它改善了 沥青对矿物质的浸润性，特别是提高了沥青与集料的粘附强度。 沥青的酸性越大，与矿料的粘附

4、性就越好，在沥青混合料中沥青 从矿料表的剥落度越就小。 （二）集料性质对沥青与集料粘附性的影响。集料在沥青混 合料中与沥青发生复杂的物理化学作用，集料的化学性质在很大 程度上影响着混合料的物理力学性质。 集料的酸碱性也会影响到 沥青与集料的粘附性。一般认为碱性较强的集料与沥青的粘附性 好，酸性集料与沥青的粘附性差。 （三）水及荷载对集料和沥青粘附性的影响。影响沥青与集 料粘附性的因素除了沥青、 集料本身的性质等内因外， 还包括水 和荷载等外因。 水及交通荷载的存在是沥青与集料发生粘附性破 坏而剥落的先决条件。洁净的集料在干燥条件下与沥青粘附良 好，然而水在沥青路面施工过程中， 并在以后会慢慢渗

5、出入沥青 集料的界面之间， 水分就很容易浸润到集料与沥青的界面上， 导 致沥青膜被水置换， 发生剥落。 交通荷载的反复作用是加速水损 坏进程的重要因素。 当路面上有水分时， 汽车的通过会形成一种 水力冲刷现象，在轮胎前面的水受轮胎挤压挤入路表面的空隙 中，造成水压力，轮胎通过后在轮胎的后方又形成负压，将空隙 中的水吸出，这种挤入和吸出的反复循环，便形成了水力冲刷， 使集料松散、掉粒、继而成为坑槽而造成路面破坏。 三、粘附性试验方法 （一）水浸法。水浸法是日本的标准方法，试验时选用 20 颗已用沥青拌和裹覆的石料，浸泡在80C的恒温水槽中30min, 然后评价沥青膜剥落面积的百分率。 与水煮法相

6、比， 水浸法的温 度恒定，没有人为因素；但水没有沸腾，完全处于静止状态，更 缺乏水力的冲刷作用， 所以要延长时间到 30min 来弥补。 与水煮 法一样，水浸法同样存在主观因素对剥落率的评价影响大的缺 点。 （二）水煮法。水煮法在我国应用非常广泛，适用于基质沥 青、改性沥青、 经过热处理的掺加抗剥落剂的沥青。 大致步骤为： 将集料至于105土5C烘箱中1h,将沥青加热，将加热的集料颗 粒浸入沥青45s后取出，挂于试验架上15min。将冷却的集料颗 粒浸入保持微沸状态的水中， 3min 后观察沥青膜剥落情况。水 煮法因为其判断结果人为肉眼判断， 故主观因素导致有时试验结 果区分度不大， 很难判断

7、两种外观接近的试验事件那个粘附性能 更好，并且没有建立与现场的相关关系。 但水煮法亦具有试验时 间短、设备简单、容易操作、沥青膜剥落情况直观明显等优点。 （三）光电比色法。光电比色法的基本原理是基于物质在光 的激发下，对光波长的选择性吸收，而有各自的吸收，而有各自 的吸收光带， 当已色散后的光谱通过某一溶液时， 某些波长的光 线会被溶液吸收，在通过溶液的浓度、液层厚度成正比。光电分 光光度计就是将透过溶液的光线通过光电转换器将光能装转换 成电能， 从指示器上读出相应的吸光度， 通过吸光度与浓度的关 系曲线，可以得到原集料及裹覆沥青膜的集料在吸附试验后染料 残留的浓度， 并计算出原集料的吸附量，

8、 混合料剥落试验后的吸 附量，以及沥青膜的剥落率。 光电比色法测得的粘附性指标完全 量化，试验过程中人为因素影响较小。但是试验操作要求较高， 试验数据普遍偏大， 因为试验结果不仅包括了沥青自矿料表面剥 落的百分率，也包括了沥青自矿料表面剥离但未剥落的百分率 率。 四、结论 （一）沥青与集料粘附性的试验方法有很多，其中水煮法和 水浸法属于半量化的试验方法，试验结果受人为因素的影响较 大，但操作简单；光电比色法和净吸附法属于量化的试验方法， 试验结果受人为影响因素小，但是试验操作复杂。 （二）影响沥青和集料粘附性的因素有很多，其中沥青、集 料、水及荷载的影响更为显著。一般认为，沥青的酸性越大，与 矿料的粘附性就越好；碱性较强，矿料表面的电荷密度越大的集 料与沥青的粘附性越好；而水及交通荷载的存在是沥青与集料发 生粘附性破坏而剥离的先决条件。 （