消石灰和水泥在瀝青混合料中的作用機(jī)理分析

瀝青路面混合料供給告訴你瀝青混合料中常用的填料首要是憎水性的礦石品種磨細(xì)的礦粉，從瀝青混合料的運(yùn)用狀況來(lái)說(shuō)，憎水性的礦粉僅僅從礦粉自身不吸收水分或許吸水性較弱的視點(diǎn)來(lái)論說(shuō)的?？墒?，由水導(dǎo)致的瀝青粘附性的下降必然仍是因?yàn)樗智秩氲搅藶r青－礦粉效果的界面內(nèi)，然后導(dǎo)致瀝青－填料膠結(jié)物的松懈，引起混合料的水毀現(xiàn)象。由此能夠剖析，僅僅把目光停留在礦粉自身的憎水性上，是缺乏以防止水分對(duì)瀝青膠漿系統(tǒng)的逐步侵入的。只要對(duì)各級(jí)分散介質(zhì)與分散相的效果界面進(jìn)行全面的水侵防止，才干有用阻撓水分侵入帶來(lái)的危害。如果能夠完成填料和瀝青分散介質(zhì)更嚴(yán)密的結(jié)合或許兩者發(fā)作化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成一體，則這一問(wèn)題將方便的解決。而許多實(shí)踐已經(jīng)證明，摻加石灰或許水泥這些活性大、自身也用作結(jié)合料且具有同瀝青相反酸堿性的物質(zhì)做填料，能夠進(jìn)步瀝青混合料的抗水危害功能。
具體來(lái)說(shuō)，瀝青中含有少量羧酸，使瀝青出現(xiàn)弱酸性。運(yùn)用一般礦粉做填料時(shí)，羧酸附著在礦粉和粗細(xì)粒料外表，當(dāng)遇到水時(shí)，因?yàn)樗肿邮菢O性物質(zhì)，水分便更易與粒料結(jié)合，侵入到瀝青膠漿系統(tǒng)中，削弱膠漿系統(tǒng)的粘附性，然后使瀝青或許瀝青膠漿整體從粒料外表脫落。
一般石灰石礦粉呈弱堿性，pH值在9左右。而消石灰的首要成分是氫氧化鈣，為強(qiáng)堿性物質(zhì)，pH值>12。當(dāng)氫氧化鈣與瀝青中的羧酸觸摸時(shí)，除了一般的挑選性吸附效果，更首要的是兩者會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鹼土鹽。鹼土鹽具有較強(qiáng)的吸附功能，能夠牢固地粘附在粒料外表而不脫落，這樣，即便是有極性的水分子，因?yàn)橛谢瘜W(xué)鍵的效果，水分無(wú)法再侵蝕到瀝青膠漿分散系統(tǒng)內(nèi)，瀝青和瀝青膠漿的粘附性就得以保持，瀝青結(jié)合料以及瀝青膠漿粘結(jié)系統(tǒng)就很難從粒料上脫離。
貴州彩色透水瀝青水泥也是堿性資料，其pH值在10左右，對(duì)混合料抗脫落功能的改進(jìn)類(lèi)似于消石灰，僅僅其活性低于消石灰，而且相對(duì)密度大于消石灰，所以摻配份額要大些。此外，水泥的成分比石灰雜亂得多，與集料、瀝青和水的相互效果也雜亂得多。
排水性瀝青混合料適用填料實(shí)驗(yàn)
該文期望經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同品種填料對(duì)排水性瀝青混合料首要功能的效果。在水穩(wěn)性查驗(yàn)辦法的挑選上，進(jìn)行了馬歇爾與浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)、規(guī)范飛散與浸水飛散實(shí)驗(yàn)、規(guī)范劈裂與凍融劈裂實(shí)驗(yàn)、浸水車(chē)轍實(shí)驗(yàn)的比較。
實(shí)驗(yàn)原資料和級(jí)配闡明
原資料
瀝青：埃索SBS改性瀝青，瀝青方針契合I-D類(lèi)規(guī)范；埃索70#一般瀝青，瀝青方針契合重交瀝青70#規(guī)范；科氏PG76-28改性瀝青，其規(guī)范依照SHARP系統(tǒng)操控。挑選這3種瀝青首要是考慮南邊多雨區(qū)域更適宜選用排水瀝青路面外表層，這3種瀝青比較適用于南邊高溫區(qū)域。此外，挑選SK高粘度改性瀝青一起實(shí)驗(yàn)，以供功能上的相對(duì)性比較。
實(shí)驗(yàn)用粗集料選用玄武巖，細(xì)集料悉數(shù)由機(jī)制砂篩分而成，礦粉選用石灰?guī)r礦粉，水泥選用425#一般硅酸鹽水泥，石灰為修建市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的生石灰粉，克己加工為消石灰。
級(jí)配
實(shí)驗(yàn)組織盡量考慮不同瀝青、不同空地率的涵蓋狀況，選用方針空地率為20%及22%兩種狀況。別離稱(chēng)為級(jí)配A和級(jí)配B。在混合料實(shí)驗(yàn)中，級(jí)配A的實(shí)驗(yàn)選用埃索SBS改性瀝青和埃索70#瀝青進(jìn)行，級(jí)配B的實(shí)驗(yàn)選用科氏PG76瀝青進(jìn)行。同種實(shí)驗(yàn)下，依據(jù)橫向比照目的進(jìn)行同種級(jí)配的SK高粘度瀝青實(shí)驗(yàn)。依據(jù)相關(guān)的合作比規(guī)劃辦法斷定最佳瀝青用量。
馬歇爾實(shí)驗(yàn)
馬歇爾實(shí)驗(yàn)選用級(jí)配A、埃索SBS改性瀝青進(jìn)行不同填料的橫向比照。并用SK高粘度瀝青亦做同種級(jí)配相同實(shí)驗(yàn)，以供比照。
能夠看出：無(wú)論是安穩(wěn)度的肯定數(shù)值，仍是殘留安穩(wěn)度，2%摻量的生石灰和消石灰均能夠顯著改進(jìn)排水性瀝青混合料的水穩(wěn)性，消石灰的效果又顯著優(yōu)于生石灰。而2%摻量的水泥，雖然其殘留安穩(wěn)度在各組中最高，可是其浸水馬歇爾安穩(wěn)度的肯定數(shù)值只在悉數(shù)運(yùn)用礦粉組與生石灰、消石灰組之間，因而，從馬歇爾實(shí)驗(yàn)來(lái)看，水泥對(duì)排水性瀝青混合料水穩(wěn)性的改進(jìn)效果一般。
劈裂實(shí)驗(yàn)
劈裂實(shí)驗(yàn)選用B級(jí)配，科氏PG76瀝青進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，油石比統(tǒng)一選用4.9%。為評(píng)估填料不同對(duì)強(qiáng)度帶來(lái)的差異以及對(duì)水穩(wěn)性改進(jìn)的狀況，規(guī)劃了劈裂實(shí)驗(yàn)和凍融劈裂實(shí)驗(yàn)。
為比照石灰、水泥摻量不同可能帶來(lái)的功能差異，消石灰、生石灰別離選用1.5%和3%兩個(gè)摻量，水泥別離選用2%和4%(悉數(shù)替代礦粉)兩個(gè)摻量。并輔以SK高粘度瀝青進(jìn)行同種實(shí)驗(yàn)。
能夠得到以下定論：
(1)從肯定方針來(lái)看，無(wú)論是規(guī)范劈裂仍是凍融劈裂，無(wú)論是2%仍是4%摻量，水泥組的損壞強(qiáng)度都稍低于礦粉組。
(2)生石灰、消石灰的增加都能夠較顯著進(jìn)步排水性瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度，對(duì)凍融劈裂效果愈加顯著。這闡明：兩者都能夠顯著進(jìn)步混合料的水安穩(wěn)性。
(3)對(duì)生石灰，1.5%和3%兩個(gè)摻量實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分挨近；抵消石灰，兩個(gè)摻量的規(guī)范劈裂強(qiáng)度附近，但3%摻量的凍融劈裂強(qiáng)度比1.5%的摻量高出30%，比悉數(shù)運(yùn)用礦粉的組高出38%。故摻配3%消石灰是抗凍融效果最優(yōu)的組。
(4)對(duì)TSR方針，3%消石灰摻量的混合料達(dá)到了96.7%，遠(yuǎn)高于其他組合。摻水泥的排水性瀝青混合料TSR方針也顯著高于只用礦粉的，可是其凍融劈裂強(qiáng)度肯定方針有少量下降，所以，從劈裂強(qiáng)度方針來(lái)看，水泥在水穩(wěn)性上改進(jìn)效果不抱負(fù)。
飛散實(shí)驗(yàn)
此次實(shí)驗(yàn)選用Ａ級(jí)配，埃索SBS改性瀝青，依照同一油石比進(jìn)行了規(guī)范飛散和浸水飛散實(shí)驗(yàn)。
數(shù)據(jù)可知：無(wú)論是生石灰仍是消石灰，都能夠大幅減少排水性瀝青混合料的飛散丟失。而水泥的增加則效果不行抱負(fù)。
因?yàn)榻w散實(shí)驗(yàn)考察的是試件在熱水中脹大和瀝青老化對(duì)集料和瀝青粘結(jié)力下降的影響，也就是比較嚴(yán)格水浸攝生后的抗飛散狀況，因而，比照浸水飛散和規(guī)范飛散的改變狀況，能夠評(píng)估摻加不同填料的排水性瀝青混合料對(duì)水損效果的靈敏程度。為此，選用浸水飛散丟失與規(guī)范飛散丟失的比值來(lái)剖析。比值越大，表明混合料抗水危害的才能越差；反之，越好。依照比值方針比照幾種混合料的抗水損功能。
能夠看出：摻加水泥對(duì)改進(jìn)排水性瀝青混合料的抗飛散功能效果不顯著；摻加消石灰和生石灰的組比摻加水泥和只運(yùn)用礦粉的組比值低了許多，而摻消石灰的排水性瀝青混合料有著最優(yōu)秀的抗飛散才能。
浸水車(chē)轍實(shí)驗(yàn)
車(chē)轍實(shí)驗(yàn)是評(píng)估瀝青混合料在規(guī)定溫度下反抗塑性活動(dòng)變形才能的辦法。車(chē)轍實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是核算板塊試件的變形與時(shí)刻或許車(chē)輪經(jīng)過(guò)次數(shù)之間的聯(lián)系，核算瀝青混合料發(fā)生單位變形所需求的碾壓次數(shù)，稱(chēng)為動(dòng)安穩(wěn)度。
浸水車(chē)轍實(shí)驗(yàn)是對(duì)路面一起接受荷載碾壓和水力浸蝕狀況的模仿，即對(duì)路面更嚴(yán)苛運(yùn)用狀況的模仿。
浸水動(dòng)安穩(wěn)度
浸水車(chē)轍實(shí)驗(yàn)不只能夠測(cè)試混合料的高溫安穩(wěn)性，一起，因?yàn)樗从车氖腔旌狭显谒Ч陆邮芎奢d的變形才能，所以，它還能夠反映混合料的水穩(wěn)性。實(shí)驗(yàn)后，經(jīng)過(guò)調(diào)查橡膠輪下碾壓區(qū)粗集料的外表改變狀況，能夠評(píng)估排水性瀝青混合料抗脫落才能的強(qiáng)弱。
實(shí)驗(yàn)選用級(jí)配B、科氏PG76瀝青，做了不同組合的比照實(shí)驗(yàn)：KS組悉數(shù)運(yùn)用礦粉，KH組運(yùn)用2%的消石灰替代部分礦粉，KC組運(yùn)用2%水泥替代部分礦粉。別的，運(yùn)用SK高粘度改性瀝青做了相同級(jí)配的比照實(shí)驗(yàn)，亦悉數(shù)運(yùn)用礦粉做填料。