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【摘 要】 随着我国经济的快速发展，公路建设也是步入快车道，大量的交通工程随着社会需求的增加而不断开建。由此，为了更好的增加沥青混凝土路面的耐磨性，对于中性以及酸性的石料也大为增多。但这又会使得其和沥青粘附性不够，极有可能会导致沥青混凝土路面过早出现剥落问题。为此，沥青混凝土路面中高碱性矿粉的应用也不断增多，但在正式使用前需要对其进行试验。本文从高碱性矿粉在沥青混合料中的作用处入手，简要分析高碱性矿粉在沥青混凝土路面中的试验，以期能为所需者提供借鉴。
【关键词】 高碱性矿粉;沥青混凝土路面;试验
一、沥青混合料中高碱性矿粉的作用
将矿料与沥青作混合，这样就会在它们之间出现一系列的物理-化学交互反应，矿粉表面沥青会重新排列其化学组分进而形成扩散的溶剂膜，此膜有一定厚度，膜厚度内沥青为结构沥青，膜外为自由沥青。
1、物理作用
沥青胶浆界面性能以及形状会同时受矿粉细度、纹理、表面构造、形状、粗糙度及矿粉成分等影响。沥青胶浆中矿粉与沥青界面间黏附性随粉油比增大而增大，但若粉油比到0.8时，黏附性则会随着粉油比的增加而减少。
2、化学作用
在矿料中加入石灰，其主要成分氧化钙与水结合会变成氢氧化钙，呈碱性的氢氧化钙会和沥青中的羟酸发生化学反应生成混凝土土盐。由于硷土盐的吸附能力，因而会牢牢的吸附在粒料的表面，这样沥青就很难从粒料上脱落。同时，消石灰也可以和沥青中的有机酸产生化学反应，通过活化粒料的表面来提高粒料和沥青之间的结合能力。
二、高碱性矿粉在沥青混合料中的试验
1、试验方法与过程
2.1.1材料试验
此项试验使用的是70号沥青，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）的要求进行试验。将沥青单质材料分为3组，通过试验分别得到这3组基质沥青的针入度、软化点、15℃延度、闪点、溶解度、蜡含量，将这些技术指标参照重交通道路石油沥青的相关指标进行比较，以判断沥青单质是否符合要求，若不符合要求则要重选试验所用的沥青单质。集料是在公路的施工现场直接取回，将集料按照粒径为1～2cm、粒径为2～3cm分开，然后分别对这两种指标的粒径进行试验，测试它们的压碎值、磨耗值、表观相对密度、吸水率、针片状颗粒含量、软石含量等数据，判断其是否符合相关的要求。矿粉是由石灰石研磨而成，通过试验要得到矿粉的表观密度、亲水系数、含水量以及塑性指数，采用符合相应指标的矿粉进行下一步的试验。
2.1.2矿质混合料的组成设计
为了能够达到级配的范围，我们将两种或两种以上的集料进行配合，对矿质混合料的组成进行设计就是要确定混合料中个集料所占的比例。不同粒径的矿料进行不同比例的混合可以得到不同的级配，采用连续级配或间断级配可得到较高的密度。大密度小空隙的混合矿料可以提高沥青混合料的强度以及稳定性，但同时会降低路面的耐久性。在进行集料配合时，要算出一个满足相关要求的级配范围。根据级配理论得到不同的筛孔尺寸下各级集料在矿质混合料中的通过百分率，以这个通过百分比为纵坐标，横坐标则为各级的筛孔尺寸，然后绘制成曲线图，但一般所配制的混合料与理论的级配曲线存在误差，主要是因为矿料的不均匀扎制和混合料在配制时存在误差，但这个误差一定要控制在适当的范围之内。
2.1.3沥青混合料试验
在规定的温度和速度等条件下对标准的试件进行施压，对混合料的稳定度和流值等指标进行测定，即为马歇尔稳定度试验。进行马歇尔稳定度试验的试件必须采用标准的马歇尔试件尺寸。试验的过程为“标准试样→不小于6h的-10℃空气浴→利用马歇尔稳定度仪器测性能”。试验方法、条件在劈裂试验中在圆柱体试件的轴向通过加载条加上静载，试件的加载是按一定的变形速率进行，借助LVDT得到压缩载荷和垂直变形。试验所使用的试件是标准的马歇尔试件，过程如下：标准试样制备→60℃水中30min→马歇尔稳定度、流值。根据国家对该试验的相关要求，加载的速度应为50mm/min，试验温度为-10℃，劈裂强度、破坏应变、劲度模量为评价指标。沥青混合料的水稳定性试验（即抗剥落性）的评价方法是，将试样置于60℃的温水，分别计算24h前后的的马歇尔稳定度，然后计算试样的剩余强度比指数。通过混合料的剩余强度比指数能判断材料的抗剥性以及湿气敏感性，其评价范围为0.70～0.75，若在该范围以下则为非抗剥落性材料，反之材料则具有抗剥落性。
2、矿粉参配比例试验方法
2.2.1单质材料及配合比试验
集料、基质沥青、矿粉等材料参照上述材料试验，试验用生石灰要满足技术标准（JTG E51-2009）要求，即MgO+CaO含量要大于65%。级配使用（JTG F40-2004）规范中AC-25Ⅱ的中值，最佳油石比为上述试验所获得的百分比。然后根据试验数据得到包含筛孔尺寸、通过率上限、通过率下限、实测通过率的筛分结果表及以筛孔尺寸为横坐标、通过率为纵坐标的级配曲线图。
2.2.2试验过程、结果及分析
将生石灰粉与标准矿粉按几种不同的比例与矿粉进行掺配制成不同的高碱性矿粉，可以选择1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6，比例不同所得到的高碱性矿粉的性能也不同。在对不同比例的石灰和矿粉的混合料进行马歇尔试验的时候，分为浸水时间为30min和浸水时间为48h来分别进行，对以上两种不同的浸水事间，要用至少4组相同的混合料同时进行试验，分别求的它们的实际密度、饱和度、流值、稳定度、残留稳定度。然后对以上的指标通过柱状图分析根据比例的不同所呈现的趋势。根据图表可以分析出，在一定范围内随着石灰在矿粉中比例的增大其残留稳定度也呈非线性增大，但残留稳定度到达一定值时，石灰比例的增大将引起残留稳定度的减小。根据这个变化的趋势可以得出一个效果最好的生石灰与矿粉的比例值。
3、高碱性矿粉最佳比例验证
2.3.1性矿粉指标试验
将以上实验选出的最佳的掺合比为基准，分别验证该比例下矿粉的密度、亲水系数、含水量、塑性指标、加热稳定度各项指标。选择合适的试验仪器及材料，进行该试验时要对同一试样平行试验2次，两次试验结果的误差要控制在0.01以内。亲水系数为同一试样分别在水中膨胀的体积与在煤油中膨胀的体积比。亲水系数可以用来反映矿粉对沥青的亲和力和对水的亲和力，系数大于1则表示矿粉的亲水力大于对沥青的亲和力，小于1则相反。矿粉的塑性指数用来判断矿粉中粘土的含量，可以按《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）规定的方法进行测定，表示矿粉液限含水量与塑限含水量之间的差。用来评价矿粉在进行热板时变质程度的指标，主要是测定矿粉受热后变质成分的含量。
2.3.2选配合比测其残留稳定度
从工地现场进行取料，按相应的级配类型检查矿料的各项物理指标，包括混合料组成设计计算、确定最佳油石比、残留稳定度的计算，其计算方法在上文已经提过。然后对混凝土沥的残留稳定度进行计算，如果其值很高则说明高碱性矿粉在沥青混合料抗水害能力起到了作用
三、结论
此试验是使用石灰来取代部分矿粉，然后再经过一系列试验进而得到高碱性矿粉最佳掺配比，然后再使用试验验证其是否提高高碱性沥青抗水害能力。通过实验证明使用高碱性矿粉可以很好的提升沥青路面抗剥落能力。高碱性矿粉能明显改善沥青混合料残留稳定度，经实验证明能提高5～10%左右。
参考文献：
[1]张庆玲.采用石灰粉提高沥青混凝土中沥青的抗剥落性能[J].科技致富向导.2010（20）
[2]张海萌.浅议公路沥青混凝土路面施工过程的质量控制[J].黑龙江交通科技.2011（01）
【关键词】 高碱性矿粉;沥青混凝土路面;试验
一、沥青混合料中高碱性矿粉的作用
将矿料与沥青作混合，这样就会在它们之间出现一系列的物理-化学交互反应，矿粉表面沥青会重新排列其化学组分进而形成扩散的溶剂膜，此膜有一定厚度，膜厚度内沥青为结构沥青，膜外为自由沥青。
1、物理作用
沥青胶浆界面性能以及形状会同时受矿粉细度、纹理、表面构造、形状、粗糙度及矿粉成分等影响。沥青胶浆中矿粉与沥青界面间黏附性随粉油比增大而增大，但若粉油比到0.8时，黏附性则会随着粉油比的增加而减少。
2、化学作用
在矿料中加入石灰，其主要成分氧化钙与水结合会变成氢氧化钙，呈碱性的氢氧化钙会和沥青中的羟酸发生化学反应生成混凝土土盐。由于硷土盐的吸附能力，因而会牢牢的吸附在粒料的表面，这样沥青就很难从粒料上脱落。同时，消石灰也可以和沥青中的有机酸产生化学反应，通过活化粒料的表面来提高粒料和沥青之间的结合能力。
二、高碱性矿粉在沥青混合料中的试验
1、试验方法与过程
2.1.1材料试验
此项试验使用的是70号沥青，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）的要求进行试验。将沥青单质材料分为3组，通过试验分别得到这3组基质沥青的针入度、软化点、15℃延度、闪点、溶解度、蜡含量，将这些技术指标参照重交通道路石油沥青的相关指标进行比较，以判断沥青单质是否符合要求，若不符合要求则要重选试验所用的沥青单质。集料是在公路的施工现场直接取回，将集料按照粒径为1～2cm、粒径为2～3cm分开，然后分别对这两种指标的粒径进行试验，测试它们的压碎值、磨耗值、表观相对密度、吸水率、针片状颗粒含量、软石含量等数据，判断其是否符合相关的要求。矿粉是由石灰石研磨而成，通过试验要得到矿粉的表观密度、亲水系数、含水量以及塑性指数，采用符合相应指标的矿粉进行下一步的试验。
2.1.2矿质混合料的组成设计
为了能够达到级配的范围，我们将两种或两种以上的集料进行配合，对矿质混合料的组成进行设计就是要确定混合料中个集料所占的比例。不同粒径的矿料进行不同比例的混合可以得到不同的级配，采用连续级配或间断级配可得到较高的密度。大密度小空隙的混合矿料可以提高沥青混合料的强度以及稳定性，但同时会降低路面的耐久性。在进行集料配合时，要算出一个满足相关要求的级配范围。根据级配理论得到不同的筛孔尺寸下各级集料在矿质混合料中的通过百分率，以这个通过百分比为纵坐标，横坐标则为各级的筛孔尺寸，然后绘制成曲线图，但一般所配制的混合料与理论的级配曲线存在误差，主要是因为矿料的不均匀扎制和混合料在配制时存在误差，但这个误差一定要控制在适当的范围之内。
2.1.3沥青混合料试验
在规定的温度和速度等条件下对标准的试件进行施压，对混合料的稳定度和流值等指标进行测定，即为马歇尔稳定度试验。进行马歇尔稳定度试验的试件必须采用标准的马歇尔试件尺寸。试验的过程为“标准试样→不小于6h的-10℃空气浴→利用马歇尔稳定度仪器测性能”。试验方法、条件在劈裂试验中在圆柱体试件的轴向通过加载条加上静载，试件的加载是按一定的变形速率进行，借助LVDT得到压缩载荷和垂直变形。试验所使用的试件是标准的马歇尔试件，过程如下：标准试样制备→60℃水中30min→马歇尔稳定度、流值。根据国家对该试验的相关要求，加载的速度应为50mm/min，试验温度为-10℃，劈裂强度、破坏应变、劲度模量为评价指标。沥青混合料的水稳定性试验（即抗剥落性）的评价方法是，将试样置于60℃的温水，分别计算24h前后的的马歇尔稳定度，然后计算试样的剩余强度比指数。通过混合料的剩余强度比指数能判断材料的抗剥性以及湿气敏感性，其评价范围为0.70～0.75，若在该范围以下则为非抗剥落性材料，反之材料则具有抗剥落性。
2、矿粉参配比例试验方法
2.2.1单质材料及配合比试验
集料、基质沥青、矿粉等材料参照上述材料试验，试验用生石灰要满足技术标准（JTG E51-2009）要求，即MgO+CaO含量要大于65%。级配使用（JTG F40-2004）规范中AC-25Ⅱ的中值，最佳油石比为上述试验所获得的百分比。然后根据试验数据得到包含筛孔尺寸、通过率上限、通过率下限、实测通过率的筛分结果表及以筛孔尺寸为横坐标、通过率为纵坐标的级配曲线图。
2.2.2试验过程、结果及分析
将生石灰粉与标准矿粉按几种不同的比例与矿粉进行掺配制成不同的高碱性矿粉，可以选择1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6，比例不同所得到的高碱性矿粉的性能也不同。在对不同比例的石灰和矿粉的混合料进行马歇尔试验的时候，分为浸水时间为30min和浸水时间为48h来分别进行，对以上两种不同的浸水事间，要用至少4组相同的混合料同时进行试验，分别求的它们的实际密度、饱和度、流值、稳定度、残留稳定度。然后对以上的指标通过柱状图分析根据比例的不同所呈现的趋势。根据图表可以分析出，在一定范围内随着石灰在矿粉中比例的增大其残留稳定度也呈非线性增大，但残留稳定度到达一定值时，石灰比例的增大将引起残留稳定度的减小。根据这个变化的趋势可以得出一个效果最好的生石灰与矿粉的比例值。
3、高碱性矿粉最佳比例验证
2.3.1性矿粉指标试验
将以上实验选出的最佳的掺合比为基准，分别验证该比例下矿粉的密度、亲水系数、含水量、塑性指标、加热稳定度各项指标。选择合适的试验仪器及材料，进行该试验时要对同一试样平行试验2次，两次试验结果的误差要控制在0.01以内。亲水系数为同一试样分别在水中膨胀的体积与在煤油中膨胀的体积比。亲水系数可以用来反映矿粉对沥青的亲和力和对水的亲和力，系数大于1则表示矿粉的亲水力大于对沥青的亲和力，小于1则相反。矿粉的塑性指数用来判断矿粉中粘土的含量，可以按《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）规定的方法进行测定，表示矿粉液限含水量与塑限含水量之间的差。用来评价矿粉在进行热板时变质程度的指标，主要是测定矿粉受热后变质成分的含量。
2.3.2选配合比测其残留稳定度
从工地现场进行取料，按相应的级配类型检查矿料的各项物理指标，包括混合料组成设计计算、确定最佳油石比、残留稳定度的计算，其计算方法在上文已经提过。然后对混凝土沥的残留稳定度进行计算，如果其值很高则说明高碱性矿粉在沥青混合料抗水害能力起到了作用
三、结论
此试验是使用石灰来取代部分矿粉，然后再经过一系列试验进而得到高碱性矿粉最佳掺配比，然后再使用试验验证其是否提高高碱性沥青抗水害能力。通过实验证明使用高碱性矿粉可以很好的提升沥青路面抗剥落能力。高碱性矿粉能明显改善沥青混合料残留稳定度，经实验证明能提高5～10%左右。
参考文献：
[1]张庆玲.采用石灰粉提高沥青混凝土中沥青的抗剥落性能[J].科技致富向导.2010（20）
[2]张海萌.浅议公路沥青混凝土路面施工过程的质量控制[J].黑龙江交通科技.2011（01）