消石灰和水泥在瀝青混合料中的作用機理分析

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的礦粉，從瀝青混合料的運用狀況來說，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來論說的?？墒牵伤畬?dǎo)致的瀝青粘附性的下降必然仍是因為水分侵入到了瀝青－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瀝青膠漿系統(tǒng)的逐步侵入的。只要對各級分散介質(zhì)與分散相的效果界面進行全面的水侵防止，才干有用阻撓水分侵入帶來的危害。如果能夠完成填料和瀝青分散介質(zhì)更嚴密的結(jié)合或許兩者發(fā)作化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成一體，則這一問題將方便的解決。而許多實踐已經(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，能夠進步瀝青混合料的抗水危害功能。
具體來說，瀝青中含有少量羧酸，使瀝青出現(xiàn)弱酸性。運用一般礦粉做填料時，羧酸附著在礦粉和粗細粒料外表，當遇到水時，因為水分子是極性物質(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，為強堿性物質(zhì)，pH值>12。當氫氧化鈣與瀝青中的羧酸觸摸時，除了一般的挑選性吸附效果，更首要的是兩者會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鹼土鹽。鹼土鹽具有較強的吸附功能，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，因為有化學(xué)鍵的效果，水分無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，對混合料抗脫落功能的改進類似于消石灰，僅僅其活性低于消石灰，而且相對密度大于消石灰，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驗
該文期望經(jīng)過實驗驗證不同品種填料對排水性瀝青混合料首要功能的效果。在水穩(wěn)性查驗辦法的挑選上，進行了馬歇爾與浸水馬歇爾實驗、規(guī)范飛散與浸水飛散實驗、規(guī)范劈裂與凍融劈裂實驗、浸水車轍實驗的比較。
實驗原資料和級配闡明
原資料
瀝青：埃索SBS改性瀝青，瀝青方針契合I-D類規(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驗，以供功能上的相對性比較。
實驗用粗集料選用玄武巖，細集料悉數(shù)由機制砂篩分而成，礦粉選用石灰?guī)r礦粉，水泥選用425#一般硅酸鹽水泥，石灰為修建市場上購買的生石灰粉，克己加工為消石灰。
級配
實驗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。別離稱為級配A和級配B。在混合料實驗中，級配A的實驗選用埃索SBS改性瀝青和埃索70#瀝青進行，級配B的實驗選用科氏PG76瀝青進行。同種實驗下，依據(jù)橫向比照目的進行同種級配的SK高粘度瀝青實驗。依據(jù)相關(guān)的合作比規(guī)劃辦法斷定最佳瀝青用量。
馬歇爾實驗
馬歇爾實驗選用級配A、埃索SBS改性瀝青進行不同填料的橫向比照。并用SK高粘度瀝青亦做同種級配相同實驗，以供比照。
能夠看出：無論是安穩(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)運用礦粉組與生石灰、消石灰組之間，因而，從馬歇爾實驗來看，水泥對排水性瀝青混合料水穩(wěn)性的改進效果一般。
劈裂實驗
劈裂實驗選用B級配，科氏PG76瀝青進行實驗，油石比統(tǒng)一選用4.9%。為評估填料不同對強度帶來的差異以及對水穩(wěn)性改進的狀況，規(guī)劃了劈裂實驗和凍融劈裂實驗。
為比照石灰、水泥摻量不同可能帶來的功能差異，消石灰、生石灰別離選用1.5%和3%兩個摻量，水泥別離選用2%和4%(悉數(shù)替代礦粉)兩個摻量。并輔以SK高粘度瀝青進行同種實驗。
能夠得到以下定論：
(1)從肯定方針來看，無論是規(guī)范劈裂仍是凍融劈裂，無論是2%仍是4%摻量，水泥組的損壞強度都稍低于礦粉組。
(2)生石灰、消石灰的增加都能夠較顯著進步排水性瀝青混合料的劈裂強度，對凍融劈裂效果愈加顯著。這闡明：兩者都能夠顯著進步混合料的水安穩(wěn)性。
(3)對生石灰，1.5%和3%兩個摻量實驗結(jié)果十分挨近；抵消石灰，兩個摻量的規(guī)范劈裂強度附近，但3%摻量的凍融劈裂強度比1.5%的摻量高出30%，比悉數(shù)運用礦粉的組高出38%。故摻配3%消石灰是抗凍融效果最優(yōu)的組。
(4)對TSR方針，3%消石灰摻量的混合料達到了96.7%，遠高于其他組合。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，可是其凍融劈裂強度肯定方針有少量下降，所以，從劈裂強度方針來看，水泥在水穩(wěn)性上改進效果不抱負。
飛散實驗
此次實驗選用Ａ級配，埃索SBS改性瀝青，依照同一油石比進行了規(guī)范飛散和浸水飛散實驗。
數(shù)據(jù)可知：無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。
因為浸水飛散實驗考察的是試件在熱水中脹大和瀝青老化對集料和瀝青粘結(jié)力下降的影響，也就是比較嚴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，能夠評估摻加不同填料的排水性瀝青混合料對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：摻加水泥對改進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。
浸水車轍實驗
車轍實驗是評估瀝青混合料在規(guī)定溫度下反抗塑性活動變形才能的辦法。車轍實驗的結(jié)果是核算板塊試件的變形與時刻或許車輪經(jīng)過次數(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)，稱為動安穩(wěn)度。
浸水車轍實驗是對路面一起接受荷載碾壓和水力浸蝕狀況的模仿，即對路面更嚴苛運用狀況的模仿。
浸水動安穩(wěn)度
浸水車轍實驗不只能夠測試混合料的高溫安穩(wěn)性，一起，因為它反映的是混合料在水效果下接受荷載的變形才能，所以，它還能夠反映混合料的水穩(wěn)性。實驗后，經(jīng)過調(diào)查橡膠輪下碾壓區(qū)粗集料的外表改變狀況，能夠評估排水性瀝青混合料抗脫落才能的強弱。
實驗選用級配B、科氏PG76瀝青，做了不同組合的比照實驗：KS組悉數(shù)運用礦粉，KH組運用2%的消石灰替代部分礦粉，KC組運用2%水泥替代部分礦粉。別的，運用SK高粘度改性瀝青做了相同級配的比照實驗，亦悉數(shù)運用礦粉做填料。