長安大學(xué) 公路學(xué)院 石 遙

長安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 呂振北

瀝青耐久性與瀝青路面耐久性關(guān)系研究

長安大學(xué) 公路學(xué)院 石 遙

長安大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 呂振北

瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復(fù)雜物質(zhì)，常用于鋪筑路面，瀝青的質(zhì)量將直接影響瀝青路面的使用性能。本文，筆者主要論述了瀝青耐久性與瀝青路面耐久性性的關(guān)系，對瀝青路面的鋪筑具有指導(dǎo)作用。

一、瀝青耐久性和瀝青路面耐久性

1.瀝青耐久性。指瀝青材料保持其原有性能的能力。在使用過程中，由于受儲運、加熱、拌和、攤鋪、碾壓、交通荷載及自然因素的作用，瀝青會發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，逐漸改變其原有性能而變硬、變脆，發(fā)生老化。

2.瀝青路面耐久性。瀝青路面在使用過程中抵抗環(huán)境因素及行車荷載反復(fù)作用的能力，包括瀝青路面的抗老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質(zhì)。因為瀝青原有性能的改變多發(fā)生在施工和服務(wù)期間，所以采用合理的混合料設(shè)計、科學(xué)的混合方法和施工措施，就能將這種改變降低。

二、瀝青抗老化性和瀝青路面耐久的關(guān)系

瀝青老化是一個逐漸發(fā)生的過程，其速率直接影響路面的使用壽命，因而它是影響瀝青路面耐久性的主要因素。老化后的瀝青混合料在荷載和水的作用下，更容易松散和剝落。除此之外，瀝青老化還會引起路面整體結(jié)構(gòu)性能的衰減，加劇了其他路面結(jié)構(gòu)的損壞。目前，減輕瀝青路面老化的措施主要是從瀝青混合料的結(jié)構(gòu)上考慮，即在可能的條件下盡量使用吸水率小的集料，并加強壓實，減小路面混合料的空隙率，從而減少瀝青與空氣的接觸。這些措施對減輕瀝青老化有一定效果，但不能解決根本問題。因為在一定使用條件下，瀝青的化學(xué)組成與化學(xué)結(jié)構(gòu)才是決定瀝青耐久性的關(guān)鍵因素，所以要想增強理清路面的耐久性，就必須把研究重點放在瀝青本身上。

目前，對瀝青耐久性的評價方法有兩種，一是瀝青短期老化的評價方法，二是瀝青長期老化的評價方法。而在我國的公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程中，還沒有關(guān)于瀝青長期老化的實驗方法。

因此，要想提高瀝青自身耐久性，可從油源選擇和工藝改善等全面入手。對于采用固定瀝青產(chǎn)品的公路部門，要想提高瀝青的耐久性，可從工程結(jié)構(gòu)措施與外摻抗老化劑兩方面入手。

三、瀝青路面水穩(wěn)定性和瀝青耐久性的關(guān)系

瀝青路面的耐久性主要取決于瀝青與集料之間的黏附程度，而水和礦料的作用會破壞瀝青與集料之間的黏附性，是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。瀝青路面水損害是指瀝青路面在有孔隙水的工作條件下，由于交通動荷載和溫濕脹縮反復(fù)作用，導(dǎo)致進入路面孔隙的水產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸的循環(huán)作用，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青膜從集料表面剝落，使瀝青混合料內(nèi)部逐漸喪失黏結(jié)力，進而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)使用性能下降的一種病害。它常伴隨麻面、松散、掉粒、坑洞或唧漿、網(wǎng)裂、轍槽等病害發(fā)生，同時還會誘發(fā)其他路面病害。瀝青和集料之間的黏附性能是影響瀝青路面水穩(wěn)定性的主要因素之一。瀝青與集料的黏附性主要受自身性質(zhì)的影響，如瀝青與礦料的化學(xué)成分、瀝青與礦料表面的界面張力、瀝青的黏性、礦料的空隙率、礦料的含水量和含泥量等。研究表明，若瀝青的黏附性不足4級，則瀝青膜容易脫離，易造成路面水損害。實踐中常用的評價瀝青黏附性的方法有三種：一是煮沸試驗，二是浸水試驗，三是凍融劈裂試驗。

要想減輕瀝青路面的水損害，改善和提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性與耐久性，就必須增加瀝青與礦料之間的黏附性。由瀝青與礦料相互作用的基本理論可知,瀝青與礦料黏附性的大小,取決于瀝青－礦料－水三相系的平衡。因此，各種改善措施都是從降低在集料表面水對瀝青的置換能力這一概念出發(fā),保證在有水情況下瀝青膜不發(fā)生收縮、剝離現(xiàn)象，使瀝青仍能與礦料形成良好的化學(xué)吸附作用。目前，我國使用的表面層石料與瀝青黏附性都較差，大都不能滿足技術(shù)要求，必須采取添加外摻劑等抗剝落措施。工程中常用的外摻劑主要有兩種，一種是化學(xué)外摻劑，另外一種是消石灰或水泥外摻劑。

四、瀝青路面抗疲勞性與瀝青耐久性的關(guān)系

瀝青混合料的抗疲勞性能受瀝青用量的影響很大，瀝青用量大，混合料的孔隙率就小，疲勞壽命也長。在集料級配已定的情況下，瀝青用量增加，其飽和度就會提高，瀝青膜厚度也會隨之增加，延性會更好，因而能顯著提高瀝青混合料的疲勞壽命。研究表明，在控制應(yīng)力的加載模式下，相對于混合料的最大疲勞壽命有一個最佳的瀝青用量。這個最佳瀝青用量不僅與礦料的級配有關(guān)，而且與集料的種類有關(guān)，通常與最大混合料勁度所需的最佳瀝青用量相當(dāng)。但在控制應(yīng)變的加載模式下，混合料的疲勞壽命會隨瀝青用量的增加而增大。因此，從疲勞壽命的角度出發(fā)，在保證高溫穩(wěn)定性的前提下，配合比設(shè)計的瀝青用量應(yīng)盡量用得大一些。

五、結(jié)論

當(dāng)前，我國瀝青路面普遍存在著不同程度的早期損壞，因此，施工中應(yīng)選用合適的瀝青，改善瀝青混合料性能，同時要采用正確的施工方法和養(yǎng)護方法，以提高瀝青路面的耐久性。