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消石灰在瀝青混凝土磨耗層中的應(yīng)用的工學(xué)論文
摘要:通過(guò)西部沿海高速公路陽(yáng)江雅白一級(jí)聯(lián)絡(luò)線瀝青砼路面采用摻加消石灰代替2%礦粉做為抗剝離措施的實(shí)例，對(duì)分析消石灰對(duì)改善瀝青混凝土面層的水穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性提供了參考。
關(guān)鍵詞:瀝青混凝土；消石灰；水穩(wěn)定性
1. 概述
對(duì)瀝青路面來(lái)說(shuō)，瀝青與集料表面牢牢地粘結(jié)，瀝青膜不能逐漸產(chǎn)生剝離，是非常重要的性質(zhì)，為了建造穩(wěn)定耐久的瀝青路面，瀝青與集料的粘附性和抗剝離性能是防止路面破壞的最基本的條件之一，從瀝青膜剝落機(jī)理可知，為了有良好的抗剝落性能，最好選用堿性石料，選用粘度大的瀝青，但由于在不少地區(qū)，玄武巖、灰綠巖等堿性優(yōu)質(zhì)石料非常缺乏，往往需要就地取材采用花崗巖、砂巖、石英巖等酸性石料，這些石料石質(zhì)堅(jiān)硬、致密、耐磨性強(qiáng)，能充分發(fā)揮集料間的嵌擠作用，惟有它們含有較多的二氧化硅成份，與瀝青粘附性不佳，因此，必須采取有效的抗剝落措施，現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》提到當(dāng)高速公路、一級(jí)公路的石料為酸性石料時(shí)，宜使用針入度較小的瀝青并采取下列抗剝離措施，使瀝青與礦料的粘附性符合規(guī)范要求，這些措施是：
1、用干燥的、細(xì)消石灰粉或生石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量宜為礦料總量的1%—2%；
2、在瀝青中摻加抗剝落劑；
3、將粗集料用石灰漿處理后使用。
2.陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目提高瀝青與集料粘附性研究成果
我們選用磨耗層AK-16A目標(biāo)配合比10—20mm石：瓜米石：石屑：砂：礦粉=40：20：20：15：5為基本配合比，分別采用摻2%消石灰、2%水泥及4‰抗剝落劑三種抗剝落措施進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和配合比驗(yàn)證以便進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如下：
從以上結(jié)果可看出：
A、三種配合比最佳用油量基本上都在±0.1%以內(nèi)，屬誤差允許范圍，用油量比較無(wú)明顯差異
B、從穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度三項(xiàng)指標(biāo)綜合來(lái)看，摻抗剝落劑要優(yōu)于摻消石灰及摻水泥。瀝青混合中添加抗剝離劑不但能改善瀝青灰的水穩(wěn)性，而且也明顯提高瀝青路需抗永久變形能力。
C、摻消石灰在殘留穩(wěn)定度及動(dòng)穩(wěn)定度措施上均明顯優(yōu)于摻水泥。
2．2 抗剝離劑使用的長(zhǎng)期性及耐久性有待解決。盡管摻加適量抗剝離劑使瀝青與集料的早期粘附性得到改善，但實(shí)際當(dāng)瀝青混合料不斷與水接觸，能否長(zhǎng)期的改善粘附性尚屬疑問(wèn)。現(xiàn)時(shí)市場(chǎng)抗剝落劑很大部分是從高脂肪酸衍生出來(lái)的長(zhǎng)鏈胺類化合物，在實(shí)際生產(chǎn)使用中，瀝青料時(shí)在較高溫度下攪拌，貯存，攤鋪及碾壓，向這些對(duì)于那些受熱穩(wěn)定不好的抗剝劑是致命的，所以抗剝落劑長(zhǎng)期性及還是一個(gè)有待解決問(wèn)題，針對(duì)幾點(diǎn)，我們認(rèn)為抗剝落劑在使用上還需慎重。
2．3 消石灰作為熱料瀝青混合料提高瀝青與集料粘附措施，在國(guó)外得到最為普遍的承認(rèn)。主要包括以下幾點(diǎn)：
1、消石灰可以提高瀝青的粘性，同時(shí)使集料的表面性質(zhì)得到改善；
2、消石灰能降低集料表面的電荷，降低表面能，而表面能小的集料不與氫鍵結(jié)合，水穩(wěn)定好。
3、消石灰粉能使集料表面活化，提高與瀝青粘結(jié)力；
4、消石灰在集料礦料間結(jié)合成獨(dú)立的結(jié)晶質(zhì)的石灰石，與瀝青粘結(jié)性起到疊加作用。
而在實(shí)際施工中，該措施使用也較為簡(jiǎn)單，只需用它代替一部分礦粉即可。
2.4經(jīng)濟(jì)性比較。
對(duì)于施工企業(yè)來(lái)說(shuō)效益是生命線、施工成本是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題，我們對(duì)幾種剝落措施進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較，單位取每百噸瀝青混合料采用剝落措施成本：若石質(zhì)為玄武巖、灰綠巖等堿性石質(zhì)材料則基本不采用剝落劑措施，但由于受材料分布限制如要追求采用玄武巖、灰綠巖石質(zhì)則往往要從上百公里以外遠(yuǎn)運(yùn)，以遠(yuǎn)運(yùn)費(fèi)用為0.5元/噸/公里計(jì)，則增加成本驚人，運(yùn)距100KM則每百噸碎石遠(yuǎn)運(yùn)增加成本： 100t×60%×100km×0.5元/噸/公里=3000元
60% — 碎石占瀝青混合料比重
若采用抗剝落劑則增加成本為：
100t×4.5%×0.4%×100km×2400元/噸=432元
4.5% 瀝青混合料中瀝青用量
4% 瀝青中用量抗剝劑
若采用水泥代替2%礦粉，則增加成本為：
甲供：100t×2%（400元/噸－168元/噸）=464元
自供：100t×2%（300元/噸－108元/噸）=264元
若采用水泥代替消石灰作為剝落措施，則增加成本
100t×2%（180元/噸－168元/噸）=24元
從上面分析可以看出來(lái)采用消石灰是最經(jīng)濟(jì)的，在三者性價(jià)比中消石灰同樣是最高的，水泥則由于其水穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性差于消石灰，而且其性價(jià)比最低。所以當(dāng)采用酸性石料在瀝青面層使用時(shí)，消石灰應(yīng)該是瀝青混合料抗剝離措施中最有效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的措施。
2．5 在實(shí)際中，由于消石灰在來(lái)源上還是有一定限制的，陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目部之所以選擇消石灰作為抗剝落措施不僅由于它的簡(jiǎn)單、有效，同時(shí)也是因?yàn)殛?yáng)江地區(qū)消石灰來(lái)源較為豐富，有了正規(guī)廠家供應(yīng)，這一點(diǎn)同水泥作比較，水泥已經(jīng)成為一種工業(yè)成形產(chǎn)品，本身已批量化、系列化。產(chǎn)品有完整的檢驗(yàn)方法來(lái)保證其質(zhì)量的穩(wěn)定，而且來(lái)源廣泛，這些也是今后施工選用抗剝離措施需要考慮問(wèn)題。
3.陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目部關(guān)于抗剝離措施在實(shí)際施工中的運(yùn)用
3．1 陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線在大面積鋪筑以消石灰為抗剝離措施的瀝青路面同時(shí)，針對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，以利于今后總結(jié)。
①浸水穩(wěn)定度為9.5~10.7KN；
②殘留穩(wěn)定度為92%~98%；
③動(dòng)穩(wěn)定度抽檢值為2042次/mm；
④路面壓實(shí)度代表值為97%~99%。
以上數(shù)據(jù)可反映出消石灰在高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)性方面是較好，符合在配合比設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期目標(biāo)。
3．2 針對(duì)水泥與抗剝落劑，陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目部選擇兩個(gè)試驗(yàn)段進(jìn)行了抗剝離研究，現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表
通過(guò)這些數(shù)據(jù)可見(jiàn)消石灰與水泥在施工比較中在技術(shù)指標(biāo)上還是占有優(yōu)勢(shì)的，而抗剝落劑則還需長(zhǎng)期驗(yàn)證調(diào)查，才能得出真實(shí)使用效果。
3.3對(duì)于抗剝離措施的研究，我們將在第二年雨季過(guò)后進(jìn)行路面回訪調(diào)查，對(duì)三種抗剝措施施工路面進(jìn)行對(duì)比，以獲得抗剝離措施進(jìn)一步的研究。
4.結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)大量的研究及西部沿海高速公路陽(yáng)江聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目瀝青路面施工的檢驗(yàn)，證明在瀝青混凝土中摻加消石灰作為抗剝離措施在技術(shù)上及施工上都是可行的，并且和采用摻水泥及剝落劑等措施比較。其具有以下優(yōu)點(diǎn):
①.耐久性好
②．經(jīng)濟(jì)。從幾種抗剝落方法比較可以看出采用摻消石灰的措施能節(jié)省投資。
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