浅谈如何提高沥青混凝土路面强度

摘　要：本文着重分析沥青混凝土强度形成机理，研讨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：公路工程；沥青混凝土；路面强度；摩阻力；粘聚力；吸附
　　1、沥青混合料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。沥青混合料的强度是由内摩阻力和粘结力组成。内摩阻力取决于狂聊表面形状、大小、表面特征和矿质混合料的级配；而粘结力与沥青的性质密切相关。
　　（1）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不同可分为三种：（a）悬浮密实结构：在采用连续级配矿料配置的沥青混合料中，各种级配连续存在形成密实结构。另一方面粒径较大的颗粒被较小一级的颗粒挤开，造成粗颗粒之间不能直接接触，也就不能相互支撑形成嵌挤骨架结构，而是彼此分离悬浮与较小颗粒和沥青胶浆中间。这种结构通常按最佳级配原理设计。工程中常用的AC型密级配沥青混凝土就是这种结构。特点：密实度与强度较高，水稳性好、耐久性好、高温稳定性较差。(b)骨架空隙结构：当采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料时，粗粒径的颗粒可以相互接触，形成嵌挤的骨架。由于细颗粒少无法填充，从而压实后的混合料中留下较多的空隙。这种结构骨料之间的内摩阻力和嵌挤力起重要作用。工程实践中使用的沥青碎石混合料（AM）和排水沥青混合料(OGFC)是典型的骨架空隙型结构。特点：高温稳定性好、水稳性较差、耐久性下降。（C）骨架密实结构：当采用间断型密级配矿料与沥青组成沥青混合料时，由于矿料颗粒集中在级配范围的两端，缺少中间颗粒，所以一端的粗颗粒相互支撑嵌挤形成骨架，另一端较细的颗粒填充于骨架留下的空隙中间，使整个矿料结构处于密实状态，形成骨架密实结构。沥青碎石玛蹄脂混合料（SMA）是一种典型的骨架密实型结构。特点：兼具了上述两种结构的优点，是一种优良的路用结构类型。
　　（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。
　　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。
　　2.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。
　　（1）选用材质坚固、表面粗糙、形状方正、有棱角的石料，提高矿质之间的嵌挤力与摩阻力。优先选用碱性石料，缺乏碱性石料，可使用中性玄武岩、安山岩、辉绿岩。
　　（2）选择空隙率最低的矿料级配，以降低自由沥青含量。完善拌合与压实工艺可大大提高混合料嵌挤力和水稳定性。
　　（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合时间，否则难于拌匀，易结团，一般取规范规定范围内中值。
　　（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。
　　（5）可使用抗剥落剂，但抗剥落剂品种较多，性能不同，要谨慎选择。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。
　　综上所述，结合沥青混凝土路面强度形成的机理，结合多年工作实践的体验应注意以下几个要点：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、不宜过大避免造成窝工；影响工期，质量；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、拌合均匀性、压实度、平整度受影响；沥青混合料加热过高、拌合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；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层面；补强松铺系数要控制好，不要导致二次补强层、因二次补强层，无法与下基层紧密连接，易松散、坑槽、网裂。建议补加层用油砂代；在行车作用下的小面积松散、坑槽、特别是采用层铺法施工和贯入式路面和表面处理，初期养护更为重要；严格按基本建设程序办事，认真做好施工管理、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及监理有职无权、无法严格监理、不按施工规范要求施工，赶工期搞献礼工程。这样一定可以加强沥青混凝土路面的强度，从而达到更大效益追求。

参考文献：
[1]《路基路面检测技术》，张超、郑南翔、王建设主编，人民交通出版社，北京市，2004年.
[2]《路基路面检测技术》，赵卫平主编，人民交通出版社，北京市，2006年. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jingjilunwen/jtysjj/105126.html