沥青路面在服役过程中,长期承受雨水浸泡、冻融循环等环境作用,易发生沥青膜剥落、集料松散等水损害现象,导致路面结构性能快速衰减。统计数据显示,我国约60%的沥青路面早期病害与水稳定性不足直接相关,因此提升沥青混合料的抗水损害能力成为路面工程研究的重点课题。
抗剥落剂通过改善沥青与集料的界面黏附性能,有效抑制水分对混合料结构的破坏,是解决水稳定性问题的经济有效手段。现有研究多聚焦单一类型抗剥落剂的效果,缺乏不同类型抗剥落剂的对比分析,且对掺量与水稳定性的量化关系研究不足。
试验方案
1. 混合料配合比设计:采用马歇尔设计方法确定最佳油石比为4.8%,抗剥落剂掺量(占集料质量百分比)设为0%(基准组)、1%、2%、3%,分别制备消石灰组、水泥组、有机抗剥落剂组试件。
2. 评价指标与试验方法:冻融劈裂试验:按T 0729-2011标准,测定试件冻融前后的劈裂抗拉强度,计算TSR(TSR=冻融后强度/冻融前强度×100%),评价抗冻融水损害能力;
试验结果与分析
(一)抗剥落剂对冻融劈裂抗拉强度比(TSR)的影响
基准组TSR值为72.3%,掺加抗剥落剂后TSR值均显著提高,表明三种抗剥落剂均能增强混合料抗冻融水损害能力。其中,有机抗剥落剂效果最优,掺量3%时TSR值达89.6%,较基准组提高23.9%;
随掺量增加,TSR值呈“先升后降”趋势:消石灰和水泥在掺量1%时TSR值分别达81.5%、79.8%,继续增加掺量,TSR值逐渐降低,每增加1%掺量,降幅均不超过2.6%;有机抗剥落剂在掺量3%时仍保持较高TSR值,降幅较缓(1.8%/1%掺量)。 机理分:抗剥落剂通过化学吸附(无机类与沥青酸性组分反应)或物理吸附(有机类分子极性基团)增强沥青-集料界面黏结,减少冻融循环中水分的侵入;但过量抗剥落剂会在集料表面形成“惰性层”,削弱沥青膜的直接包裹作用,导致TSR值下降。
(二)抗剥落剂对马歇尔残留稳定度的影响
基准组残留稳定度为75.6%,掺加抗剥落剂后均有提升:消石灰掺量1%时达84.2%,较基准组提高11.4%,为三种抗剥落剂中最优;水泥掺量1%时达82.1%,提高8.6%;有机抗剥落剂掺量2%时达83.5%,提高10.4%; 消石灰和水泥在掺量超过1%后,残留稳定度逐渐下降,但仍高于基准组;有机抗剥落剂在掺量1%~3%范围内保持稳定,下降幅度小于2%。
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