消石灰改善瀝青混合料性能研究匯編

1、消石灰改善瀝青混合料性能研究xxxxx摘要： 為了更好的提高和改善瀝青混合料的路用性能， 在瀝青混合料中摻加消石灰來(lái)代替礦粉來(lái)進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)和混合料試驗(yàn)研究。 首先闡述消石灰摻加工藝、 目標(biāo)級(jí)配與最佳摻量， 再?gòu)臑r青混合料室內(nèi)試驗(yàn)（高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能） 角度來(lái)評(píng)價(jià)摻加消石灰前后的瀝青混合料的綜合性能。 試驗(yàn)表明： 用消石灰代替石灰石礦粉， 不但能提高瀝青混合料的疲勞特性，且還能在一定的程度上改善混合料的高溫、 低溫綜合性能，因此，值得廣泛推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 道路工程；消石灰；瀝青混合料；路用性能0 前言高速公路快速發(fā)展， 重交通和重載現(xiàn)象日趨嚴(yán)重， 瀝青路面的各種表面功能都衰減很

2、快，從而直接影響到汽車(chē)的行駛安全和舒適性。 如何改善提高已建高等級(jí)公路的使用性能已是公路行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題之一1-2 。瀝青混合料中摻加消石灰作為抗剝離措施在國(guó)外使用較多， 國(guó)內(nèi)盡管在 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 中有用消石灰作為抗剝離措施的相關(guān)規(guī)定， 但實(shí)際工程中運(yùn)用較少， 且消石灰抗剝離的短期、 長(zhǎng)期性能的研究較少。 本文進(jìn)行了消石灰的最佳摻量下瀝青混合料路用性能研究。1 外摻劑通過(guò)提高瀝青與集料之間的粘附性來(lái)達(dá)到預(yù)防和減少水損害的發(fā)生， 一般說(shuō)來(lái)， 提高集料和瀝青之間粘附性的主要措施有三種： （ 1 ） 使用高質(zhì)量的集料； （ 2 ） 使用針入度小的瀝青；3）添加外摻劑。常使用的外摻劑主要

3、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。 化學(xué)外摻劑多數(shù)是液體胺類(lèi)或金屬皂類(lèi)表面活性劑。 這些表面活性劑能有效地降低瀝青表面張力， 促進(jìn)集料表面的濕潤(rùn)， 從而達(dá)到提高瀝青和集料占附性的目的。 但是使用化學(xué)抗剝落劑，特別是一些胺類(lèi)抗剝落劑的瀝存在以上的問(wèn)題：（ 1）熱穩(wěn)定性差。用水煮法試驗(yàn)顯示，某種摻加胺類(lèi)抗剝落劑的瀝青與石料的粘附性在剛摻加2h后試驗(yàn)的剝落率僅為2%,高溫儲(chǔ)存24 h后試驗(yàn)剝落率為20%,儲(chǔ)存48h后的剝落 率達(dá)30%,儲(chǔ)存72h后的剝落率為34%。（ 2）長(zhǎng)期性能較差。使用化學(xué)抗剝落劑初期效果比較明顯，但使用幾年后，強(qiáng)度衰減明顯，這反而容易產(chǎn)生水損害。在國(guó)

4、際上比較普遍的抗剝離做法是使用消石灰和水泥來(lái)替代產(chǎn)部分礦粉。 比如在日本的規(guī)范瀝青路面要綱中規(guī)定 “抗剝落劑是以防止瀝青混合料產(chǎn)生剝落破壞主要目的而添加的外加劑。 一般采用消石灰，也可以使用油脂為主要成分的胺類(lèi)、 酰胺類(lèi)、 季胺類(lèi)等陽(yáng)離子表面活性劑 ” 。在美國(guó)，是以消石灰和水泥作為最基本的抗剝離措施。早在二十世紀(jì)七十年代，美國(guó)的喬治亞（georgio ） 、得克薩斯（texas ）等放就開(kāi)始使用石灰來(lái)解決水穩(wěn)定性問(wèn)題。1998年的電話調(diào)查顯示消石灰已成最為流行的抗剝落劑。目前在美國(guó)至少有15個(gè)州的瀝青混合料中使用消石灰1-5 。在我國(guó)盡管在公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中有以下的規(guī)定 “當(dāng)用于高速

5、公路、一級(jí)公路的石料為酸性石料時(shí)， 宣使用針入度小的瀝青， 并采用下列抗剝離措施， 使瀝青與礦料的粘附性符合本規(guī)范附錄c表c.0.8的要求”?？箘冸x的措施是：（ 1） 用干燥 的磨細(xì)消石粉或生石灰、 水泥作為填料的一部分， 其用量宜為礦料總量的1.5%-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。但在實(shí)際工程中大都是采用液體胺類(lèi)抗剝落劑。因此摻加消石灰和液體抗剝劑瀝青混合料的短期和長(zhǎng)期性能研究是本章的重點(diǎn)。2 消石灰摻加工藝在實(shí)際施工中生產(chǎn)單位喜歡用液體抗剝落劑的一個(gè)很重要的原因就是液體抗剝落劑摻加工藝簡(jiǎn)單。 對(duì)消石灰來(lái)說(shuō)如何采用簡(jiǎn)單工藝把消石灰摻加到集料表面是非

6、常重要的， 這不但關(guān)系到消石灰作為抗剝落劑的推廣使用， 而且直接影響消石灰對(duì)瀝青混合料抗水損害的效果。消石灰的摻加工藝歸納起來(lái)大致有兩種， 一種是對(duì)瀝青進(jìn)行處理， 另一種是對(duì)集料進(jìn)行處理。 對(duì)瀝青處理就是將消石灰作為改性劑將基質(zhì)瀝青改成瀝青膠漿， 在瀝青膠漿和集料進(jìn)行拌和。對(duì)集料的處理常用的方法有：干摻法、稀漿法、 石灰水法和干消石灰處理潮濕集料法。 試驗(yàn)表明， 這些摻加工藝都能提高瀝青混合料的抗剝落性能， 但各有利弊， 現(xiàn)分析如下：（ 1）干摻法該法是將消石灰直接和集料進(jìn)行拌和， 讓消石灰覆蓋在集料表面， 然后再加入瀝青進(jìn)行拌和。 干摻法按照摻加工藝又可以分為兩種： 一種是直接干摻法。 直接

7、干摻法是在生產(chǎn)瀝青混合料時(shí)， 在拌和廠將消石灰直接加入到拌和樓里。 這種方法的關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確計(jì)量， 保證消石灰的摻量。 另一種是間接干摻法。 即在生產(chǎn)礦粉時(shí)按照一定的比例將消石灰加入到礦粉中， 這種方法適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)， 而且能比較準(zhǔn)確計(jì)量消石灰的摻量。 但不論是采用直接還是間接的方法都是確保集料是在裹覆消石灰以后才與瀝青拌和， 這對(duì)間歇式拌和機(jī)比較容易實(shí)現(xiàn)，而且該方法操作簡(jiǎn)單易行，因此大多數(shù)情況下都采用干摻法這種摻加工藝。干摻法的特點(diǎn)是在拌和時(shí)， 消石灰會(huì)因密度小而隨熱氣逸出并作為粉塵回收， 從而造成消石灰的實(shí)際摻量產(chǎn)生偏差。（ 2)稀漿法：該法是在消石灰粉中加適量水，將干石灰粉作成

8、稀漿，然后將稀漿和集 料進(jìn)行拌和。和干摻法相比，這種方法能使消石灰較好地裹覆在集料上，從而有效地提高瀝青和集料間的粘附性。此法的缺點(diǎn)主要有兩方面。一是不適宜大規(guī)模的生產(chǎn)，另一方面是由 于拌和時(shí)要將消石灰中的水分蒸發(fā)，這勢(shì)必要增加燃料的消耗而降低生產(chǎn)率。（ 3)石灰水法采用溶度為20-30%石灰水對(duì)集料進(jìn)行處理，這種處理既可以對(duì)粗集料進(jìn)行處理，也可 以摻加到石料中一起進(jìn)入拌合機(jī)。試驗(yàn)表明該方法處理集料要比加干消石灰粉效果好，但處理工藝比較復(fù)雜。（ 4)干消石灰處理潮濕集料法該法是將干消石灰粉摻入含水量為3-5%的集料中，這種方法也能有效地、均勻地使消石灰裹附到集料上，操作比稀漿法簡(jiǎn)單。但也存在增

9、加燃料消耗和降低生產(chǎn)率的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)以上幾種方法比較后建議施工時(shí)采用干摻法，在干摻法中推薦使用間接干摻法。此外，經(jīng)消石灰處理后的集料應(yīng)立即使用6-10。3摻消石灰后瀝青混合料路用性能對(duì)比研究瀝青混合料中滲加消石灰最常用的作做是用消石灰替代常用的石灰石礦粉，本試驗(yàn)亦采用此方法。級(jí)配采用ac-16-i型中值(其中礦粉的質(zhì)量百分比為5%),最佳油石比例為 4%;為了得到摻加消石灰后對(duì)瀝青路面路用性能如高溫性能、低溫抗裂性能及疲勞性能的影響， 因此有必要對(duì)摻加消石灰后這些路用性能進(jìn)行檢驗(yàn)。3.1 高溫穩(wěn)定性在最佳消石灰摻量下和原狀ac-16-i的車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1。表1車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果混合料類(lèi)型動(dòng)穩(wěn)定度

10、(600c, 1h；次/mm)相對(duì)變形%ac161+1.5% 消血78715.3ac16i52322.5從表中的結(jié)果看，和未摻加消石灰的瀝青混合料相比，摻加消石灰后的動(dòng)穩(wěn)定度要明顯提高，相對(duì)變形下降。這說(shuō)明摻加消石灰能在一這程度上提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。3.2 低溫抗裂性在最佳摻量下的低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。試驗(yàn)溫度-10 c,加載速率1mm/min。表2 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果彎拉強(qiáng)度應(yīng)力比應(yīng)力水平（mpa）疲勞壽命（次）4.80. 31 . 3290520. 41 . 7118040. 52. 333090. 62. 71202從表中結(jié)果看出，和未摻加消石灰的瀝青混合料相比，添加1.5%的消

11、石灰的彎拉應(yīng)變?cè)龃?，勁度模量減小。這意味著混合料低溫抗裂性能提高。即從低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果看，摻加消石灰后能提高混合料的低溫性能。3.3 抗疲勞性能ac-16-i+1.5%消石灰和ac-16-i的疲勞試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表3和表4。表3 ac-16-i力口 1.5%消石灰的疲勞試驗(yàn)結(jié)果彎拉強(qiáng)度應(yīng)力比應(yīng)力水平（mpa）疲勞壽命（次）4.80.31.4299000.41.8119080.52.333380.62.81246表4 ac-16-i的疲勞試驗(yàn)結(jié)果彎拉強(qiáng)度應(yīng)力比應(yīng)力水平（mpa）疲勞壽命（次）2.80.20.5674113120.30.851152450.41.134822680.51.418513

12、89從對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果綜合來(lái)看，用消石灰部分替代常見(jiàn)的石灰石礦粉不但能提高混合料的水穩(wěn)定性，而且還能在一定的程度上改善混合料的高溫、低溫和疲勞性能。4結(jié)論（1）本文總結(jié)了外摻劑的選擇和功能，以及常用的外摻劑。（2）本文總結(jié)了在瀝青混合料中用外摻劑消石灰代替礦粉，以及其摻加施工工藝。（3）本文進(jìn)行瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)（高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能），并對(duì)比瀝青混合料在已摻加和未摻加消石灰時(shí)的路用性能，得出摻加消石灰的瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能、抗疲勞性能等方面都有顯著提高。其工程價(jià)值明顯，適合推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1 姚輝 .瀝青混合料冷再生技術(shù)研究 d. 碩士學(xué)位論文 . 長(zhǎng)沙 :

13、長(zhǎng)沙理工大學(xué),2007.6.2沈金安，李福普.改性乳化瀝青在高速公路瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用前景j.石油瀝青，2000.14(1).3 王小妹 , 熊偉 , 房月金 .道路用改性乳化瀝青的研究 j. 公路 ,1997, 42(9): 55-69.4 應(yīng)榮華 , 姚輝 . 泡沫瀝青現(xiàn)場(chǎng)冷再生混合料設(shè)計(jì)研究 j. 中外公路 , 2007, 52(2): 141-144.5 高英 , 梁富權(quán).水泥-乳化瀝青混合料研究j. 公路 . 1997, 42(8):88-89.6 蔣甫 , 應(yīng)榮華 , 秦仁杰 . 昌樟高速公路水損害調(diào)查分析與處治措施 j. 公路 , 2006,51(12): 200-204.7 王端宜 , 鄒桂蓮 , 韓傳岱 . 對(duì)瀝青路面水損害早期破壞的認(rèn)識(shí) j. 東北公路 , 2001,