花岗岩 —— 酸性集料的代表

      在道路工程材料的大家族中，花岗岩以其独特的物理化学性质，成为酸性集料的典型代表。花岗岩是一种岩浆在地表以下凝却形成的火成岩，主要成分包括长石、石英和云母等 ，其内部矿物结晶紧密，结构坚固。

      从物理性能上看，花岗岩具有出色的强度和耐磨性。它的抗压强度通常在 100 - 300MPa 之间，远远高于许多其他类型的岩石 ，这使得它能够承受车辆的反复碾压和各种自然力的作用，不易产生变形和破损。在一些重载交通频繁的道路上，花岗岩的高强度特性能够有效抵抗车轮的磨损，延长道路的使用寿命。其硬度较高，摩氏硬度可达 6 - 7 度，在长期的使用过程中，表面不易被刮擦和磨损，能够保持较好的平整度和粗糙度，为车辆行驶提供稳定的支撑和良好的摩擦力。

      然而，花岗岩作为酸性集料，与沥青的黏附性较差。这主要是因为花岗岩中二氧化硅（SiO₂）含量较高，通常达到 70% 以上，使其呈现酸性 。而沥青本身也呈酸性，根据化学中的 “相似相溶” 原理，酸性的花岗岩与酸性的沥青之间的化学亲和力较弱，难以形成牢固的黏附。在有水的环境中，水分容易侵入花岗岩与沥青的界面，削弱它们之间的黏附力，导致沥青膜从集料表面剥落，进而引发路面的水损害，如坑槽、松散等病害。在南方多雨地区，使用花岗岩作为集料的沥青路面，在经过长时间的雨水浸泡和车辆荷载作用后，路面容易出现坑洼不平的现象，严重影响道路的使用性能和行车安全。

      由于花岗岩与沥青黏附性差的问题，在道路工程中的应用受到了一定的限制。在过去，为了保证沥青路面的质量和稳定性，工程中更倾向于使用与沥青黏附性较好的碱性集料，如玄武岩、石灰岩等 。但随着道路建设的快速发展，碱性集料的需求量不断增加，资源逐渐变得紧张，且运输成本也在不断提高。在一些缺乏碱性集料资源的地区，不得不从较远的地方运输，这不仅增加了工程成本，还对环境造成了一定的压力。而花岗岩分布广泛，储量丰富，如果能够解决其与沥青黏附性差的问题，将为道路工程提供丰富的材料来源，降低工程成本，同时也能减少对环境的影响。因此，研究如何改善花岗岩与沥青的黏附性，成为道路工程领域的一个重要课题。

抗剥落剂登场

（一）抗剥落剂的种类

      为了改善花岗岩与沥青之间的黏附性，抗剥落剂应运而生。抗剥落剂是一类能够增强沥青与集料之间黏附力的化学添加剂 ，其种类繁多，常见的主要有胺类抗剥落剂和非胺类抗剥落剂。

      胺类抗剥落剂是较早被广泛应用的一类抗剥落剂，它主要通过化学反应来提高沥青与集料的黏附性。胺类抗剥落剂分子中含有氨基等活性基团 ，这些活性基团能够与酸性集料表面的羟基等发生化学反应，形成化学键，从而增强了沥青与集料之间的结合力 。在与花岗岩集料作用时，胺类抗剥落剂的氨基与花岗岩表面的硅羟基反应，形成较为牢固的化学连接，有效改善了沥青与花岗岩的黏附性。但胺类抗剥落剂也存在一些缺点，比如部分胺类抗剥落剂在高温条件下稳定性较差，容易分解，从而影响其抗剥落效果 。在沥青混合料的拌和、摊铺等高温施工过程中，胺类抗剥落剂可能会因高温而分解，导致其抗剥落性能下降。

      非胺类抗剥落剂近年来得到了越来越多的关注和应用，其种类丰富多样，包括有机硅类、聚合物类等。有机硅类抗剥落剂主要利用硅原子的特殊化学性质，在沥青与集料界面形成一层稳定的化学膜 。有机硅分子中的硅氧键具有较高的键能，能够在集料表面形成牢固的吸附，同时与沥青分子相互作用，增强界面的黏附力。聚合物类抗剥落剂则是通过聚合物的大分子结构，增加沥青与集料之间的物理缠绕和相互作用力 。一些聚合物类抗剥落剂具有良好的柔韧性和黏弹性，能够在沥青膜与集料之间形成一种类似 “桥梁” 的结构，有效阻止水分的侵入，提高黏附性。非胺类抗剥落剂通常具有较好的热稳定性和耐久性，在不同的环境条件下都能保持相对稳定的抗剥落性能 。在长期的使用过程中，非胺类抗剥落剂不易受温度、湿度等环境因素的影响，能够持续发挥改善黏附性的作用。

（二）研究设计

      为了深入研究不同抗剥落剂对沥青及花岗岩集料沥青混合料性能的影响，研究人员精心设计了一系列实验。在实验中，选用洁净、干燥、无风化的花岗岩石料作为集料 ，其各项性能指标均满足相关规范要求。同时，选用最普通的 70 号 A 级道路石油沥青作为沥青胶结料，以确保实验结果具有广泛的代表性。

      针对抗剥落剂的选择，主要初选了 A、B、C 三种应用较多的非胺类抗剥落剂 ，这三种抗剥落剂在市场上较为常见，且具有不同的化学结构和性能特点。将这三种抗剥落剂按沥青用量的 0.4% （参照实际工程应用）掺入沥青中 ，然后分别与花岗岩集料进行混合，制备成沥青混合料。

      为了全面评价抗剥落剂的效果，采用了多种试验方法对沥青及混合料的性能进行检测。通过高温稳定性试验，如车辙试验，来评估沥青混合料在高温条件下抵抗变形的能力 ，了解抗剥落剂对混合料高温性能的影响。动态剪切流变试验则用于测定沥青的黏弹性能，分析抗剥落剂对沥青在不同温度和加载频率下力学性能的改变 。水稳定性试验，如冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验，用于评价沥青混合料抵抗水损害的能力 ，这对于检验抗剥落剂改善沥青与集料黏附性从而提高水稳定性的效果至关重要。接触角试验则通过测量沥青与集料之间的接触角，直观地反映抗剥落剂对沥青与集料界面润湿性的影响 ，从微观角度揭示抗剥落剂的作用机制。

抗剥落剂的可推广性探析

      经过对不同抗剥落剂的深入研究，其在道路工程中的可推广性优势显著。从性能优势来看，抗剥落剂的效果十分突出。在高温稳定性方面，添加了抗剥落剂的沥青混合料，车辙深度明显减小。在某重载交通道路试验段中，未添加抗剥落剂的沥青混合料车辙深度在一个夏季高温后达到了 15mm，而添加了抗剥落剂的仅为 8mm ，这表明抗剥落剂能有效提高沥青混合料抵抗高温变形的能力，减少路面车辙病害的发生。

      在水稳定性上，抗剥落剂的作用同样关键。通过冻融劈裂试验，添加抗剥落剂的沥青混合料冻融劈裂强度比可提高 15% - 20% 。在南方多雨地区的实际道路工程中，使用添加抗剥落剂沥青混合料的路段，经过多年雨水冲刷，路面依然保持良好的完整性，而未添加的路段则出现了较多的坑槽和松散现象，充分证明了抗剥落剂能大幅增强沥青混合料抵抗水损害的能力。

      从成本效益角度分析，抗剥落剂具有较高的性价比。虽然抗剥落剂本身需要一定的成本投入，但其掺量较低，通常仅占沥青用量的 0.2% - 0.4% ，不会带来过高的经济负担。从长期来看，由于抗剥落剂能够有效提高沥青路面的性能，减少路面病害的发生，从而降低了道路的维护成本和重建频率。一条原本使用寿命为 10 年的道路，在使用抗剥落剂后，使用寿命延长至 12 - 15 年 ，这大大节约了道路全寿命周期的成本。在一些交通流量较大的城市主干道，使用抗剥落剂后，每年可节省道路维护费用数十万元，经济效益十分可观。

      环保性是抗剥落剂的又一优势。如今，市场上许多抗剥落剂都采用了环保型配方，无毒、无污染，不会对环境造成危害。在生产和使用过程中，不会产生有害气体和废水，符合当前绿色环保的发展理念。一些有机硅类抗剥落剂，在自然环境中可降解，不会对土壤和水源造成污染 ，这为其在各类工程中的广泛应用提供了有力的环保支持。

      在施工便捷性方面，抗剥落剂的使用方法简单。可以直接加入热沥青中，通过沥青泵循环或简单搅拌即可实现均匀混合，无需复杂的施工设备和工艺。在实际道路施工中，施工人员只需按照规定比例将抗剥落剂加入沥青中，然后正常进行沥青混合料的拌和、摊铺和碾压等工序，不会增加额外的施工难度和时间成本，这使得抗剥落剂能够快速融入现有的道路施工流程，易于被工程人员接受和应用。

      从市场需求和应用案例来看，抗剥落剂的市场前景广阔。随着全球基础设施建设的不断推进，道路建设的需求持续增长，对优质道路材料的需求也日益增加。沥青抗剥落剂作为提高沥青路面性能的关键材料，市场需求也在不断上升。在全球范围内，许多国家和地区都在积极推广抗剥落剂的应用。在欧洲，一些国家在高速公路建设中广泛使用抗剥落剂，有效提高了道路的质量和使用寿命；在中国，随着交通事业的快速发展，抗剥落剂在各类道路工程中的应用也越来越广泛。在一些新建的高速公路和城市快速路项目中，抗剥落剂已成为标准的添加剂，众多成功的应用案例充分证明了其在实际工程中的有效性和可靠性 ，为其进一步推广奠定了坚实的基础。