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中图分类号： TF526 文献标识码： A
1、概述
随着我国交通事业的发展，人们对沥青路面集料的要求和认识不断提高，但是随之而来的是表面层成质集料的来源越来越困难。石灰岩等碱性石料，与沥青的粘附性很好，但耐磨性能很差，不能适用于沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的要求。采用石灰岩石料铺筑的路面，所期望的石料之间的嵌挤作用不能良好的形成，表面构造深度及摩擦系数很快衰减，相反安山岩、花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石，石质坚硬、致密、耐磨性强，能充分发挥集料之间的嵌挤作用，铺筑的沥青路面表面层有很好的抗磨耗作用。惟有它们含有较多的二氧化硅成分，与沥青的粘附性能却不很好，很容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快导致沥青路面的松散、掉粒、坑槽等水浸害。沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。粘附性它不仅与沥青的性质有密切关系，而且与矿料性质有关，沥青与矿料相互作用时，除分子力的作用，即物理吸附性外，还有化学的作用，即化学吸附，而且后者可较前者强若干倍。
本文主要是根据沥青与集料作用机理，提出几种提高提高沥青与集料粘附的方法。
2.1 用消石灰粉或生石灰粉，水泥代替部分填料
2.1.1 消石灰改善沥青与集料粘附性的机理
（1）消石灰能使集料表面活化，提高与沥青的粘结力。Ca(OH)2可以使沥青的非极性部分离子化，结合成极性基才得以稳定的。其理由可以从将消石灰先与沥青混合再与集料拌合的要比消石灰先与集料混合再与沥青拌合的混合料的剥勤率要大这一事实得到证明。
（2）集料表面的氢、钠、钾等阳离子能被消石灰中的钙离子置换，同样起到表面活性剂的作用。
（3）消石灰可以提高沥青的粘性，同时可以使集料的表同性得到改善，一般的石灰岩矿料的比表面积只有2500-3500cm2/g，而消石灰的比表面积有7000 cm2/g以上，这就使沥青与集料之间的分子力增大。
（4）消石灰能降低集料表面的负电荷，降低表面能，而表面能小的集料不与氢键结合，水稳定性好。
（5）消石灰做为矿粉使用时具有相当的活性，它可以与沥青中的有机酸发生反应，生成能起到表面活性剂作用的钙盐。
（6）消石灰在集料矿料间结合成为独立的结晶质的石灰石，与沥青的粘结性起到叠到作用。
2.1.2 掺加消石灰或生石灰粉方法
（1）用石灰浆或用石灰水涂覆集料，效果很好，其缺点是需增加成本。要增加一套冷料仓，皮带输送机，抽水机，石灰水（浆）池等，成本较高，降低生产效率。
（2）掺加消石灰粉或石灰粉，添加时必须确保集料是在裹覆石灰粉后才与沥青拌合，这对间歇式拌合机比较容易实现。缺点是不宜准确控制石灰粉用量，可以考虑在拌合机上加装一套螺旋进料器，或加工矿粉时按比例投放石灰，这需要矿粉生产配合。实际上以上两种方法都是比较切实可行的。
（3）将生石灰粉与潮湿的集料拌合，它同时能降低集料中3%-5%的含水率，对多雨的南方地区比较适用。
2.1.3 应用中存在的问题及建议
石灰主要是改变集料表面，使其形成多孔粗糙结构，加强微孔吸附，来提高沥青混合料水稳性。所以必须使石灰均匀覆盖到集料表面，这样石灰添加问题就成为其应用的制约因素，国内、外虽对石灰的添加方法进行了各种尝试，但都存在一些问题。
①干法：这种方法需要对矿粉加入装置进行改进，减少加入过程中石灰的损失，增加拌和的均匀性。
②干湿法：这种方法中集料的烘干需要消耗较多的燃料，增加热拌沥青混合料的成本，同时对集料除尘设备也有一些特殊要求。
③稀浆法：这种方法和第一种方法存在同样的问题，且工作量更大。
④浸泡法：要将如此巨量的集料在一定剂量的石灰水池中浸泡一定时间，还要保证石灰在集料表面形成稳定的结晶覆盖层，施工难度之大、周期之长是可想而知的。目前室内试验研究认為，石灰对沥青混合料的水稳性甚至其他性能都有明显的改善，但是在实际工程应用中，石灰很难均匀分散到沥青混合料中，不能均匀裹覆粗、细集料表面，还常常出现石灰沥青结团现象，大大影响了使用效果，这是制约石灰使用的主要因素[3]。
2.2 通过改变路面结构设计和施工工艺提高沥青与集料的粘附性
水侵害是沥青路面损坏的主要原因，其作用机理是:在水的作用下，沥青逐渐丧失与矿料的粘结力，从矿料表面脱落，并在车辆的作用下，沥青面层呈现松散状态，形成水损害。水损害产生的原因通常有下列几种：路面排水系统不健全；路面压实度不足；路面离析；半刚性基层反射裂缝造成雨水的渗入；路面结构设计不合理等。
从设计角度讲，主要是设计健全的路面排水系统，若采用排水路面则须在沥青面层的下层用沥青含量高的沥青砂做下封层，其厚度应不小于2—2.5cm；优化路面结构；采用抗裂性好的基层，如水稳碎石等；采取措施减小半刚性基层反射裂缝造成的影响；采用SMA等新型防水性好、耐久的路面面层等。
从施工角度讲，主要是优化施工工艺，提高沥青路面施工时的压实度和平整度；
2.3使用化学抗剥剂提高沥青与集料的粘附性
随着表面化学的发展，各种表面活性剂的开发，也已经开发了许多抗剥剂。实践证明，在沥青中添加大量环烷酸类高分子有机酸，尤其是添加钙、镁、铅，锰等各种类型 的金属皂，能够有效提高沥青与集料的粘附性。抗剥剂通过亲油基与沥青结合，亲水基与集料结合，使沥青与集料的粘附性得以提高，所以对集料表面带有负电荷的应采用阳离子型，表面带有正电荷的应采用阴离子型的表面活性剂，才能起到好的效果。由于酸性石料带有负电荷，抗剥离剂一般采用阳离子型的表面活性剂，当然这就使碱性石料采用抗剥落剂显得无能为力，而且对碱性石料也没有此种必要。
2.3.1抗剥落剂使用方法
高分子类抗剥落剂使用的关键是要使其与沥青相熔均匀，可通过以下方法实现：
①在一定容量的沥青罐中按比例加入高分子类抗剥落剂，用机械搅拌均匀，输送到储存罐中备用。
②在输油管道上增加一个流量计，根据沥青流量按比例加入高分子类抗剥落剂，在输送过程中使其均匀。
③在沥青储存罐中按沥青重量加入高分子类抗剥落剂后，利用储存罐循环系统（油泵）使之混合均匀。
④在沥青脱桶器中，按沥青重量加入高分子类抗剥落剂，使其在沥青泵入储存罐的过程中自动混合均匀[5]。
建议建设单位对本区酸性石料与沥青的粘附性展开研究，建立沥青抗剥落剂使用指南，指导施工单位合理选用抗剥落剂及确定最佳用量。
3、总结与结论
综上所述，只要在沥青路面设计和施工时，采取相应的改善措施，对于提高沥青与集料的粘附性，防范沥青路面的水损坏效果还是比较明显的。在施工时，往往同时采用两种或两种以上的综合处理方法比单独一种效果要比较好。如选择低标号沥青或使用改性沥青，并同时用石灰水处理粗集料；采用掺加抗剥剂并用水泥替代部分矿粉；用石灰水处理粗集料同时用水泥替代部分矿粉等。
为什么在满了交通部技术规范的前提下，仍发生了水损害？一个很重要的原因是规范本身关于粘附性指标以及混合料残留马歇尔稳定度的指标，与路面水损害并没有建立起很好的关系。
对于集料与沥青的粘附性指标来说，这个指标存在着3个致命的缺陷：首先，要看是否具有不同粘附性等级与路面水损害关系的长期性能观测资料，这些资料是否已表明粘附性大于等于4级就不会产生水损害，事实上这种关系并没有建立。其次，水煮法试验结果受人为主观因素影响太大，再次，水煮法只使用了9.5, 13.2的粗集料，事实上，除了部分细集料本身与沥青粘附性较差外，粉尘含量大也造成了与沥青粘附性的降低。添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但抗剥落剂（液体和石灰添加剂）对集料沥青有选择性，不能轻易得出某种抗剥落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。此外，沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度技术指标也存在着致命的弱点。75次马歇尔击实仪双面击实，试件已达到设计空隙率为3%～5%，水很难浸入，也更难浸入沥青膜与集料之间。如果要用残留马歇尔稳定度技术指标，也得让空隙率接近现场空隙率，也就是说试件空隙率应在6%～8%之间。
水损害在我国具有普遍性，需要一个更能反映混合料水损害特性的技术指标，这个指标可以用间接抗拉强度比来表征。
1、概述
随着我国交通事业的发展，人们对沥青路面集料的要求和认识不断提高，但是随之而来的是表面层成质集料的来源越来越困难。石灰岩等碱性石料，与沥青的粘附性很好，但耐磨性能很差，不能适用于沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的要求。采用石灰岩石料铺筑的路面，所期望的石料之间的嵌挤作用不能良好的形成，表面构造深度及摩擦系数很快衰减，相反安山岩、花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石，石质坚硬、致密、耐磨性强，能充分发挥集料之间的嵌挤作用，铺筑的沥青路面表面层有很好的抗磨耗作用。惟有它们含有较多的二氧化硅成分，与沥青的粘附性能却不很好，很容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快导致沥青路面的松散、掉粒、坑槽等水浸害。沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。粘附性它不仅与沥青的性质有密切关系，而且与矿料性质有关，沥青与矿料相互作用时，除分子力的作用，即物理吸附性外，还有化学的作用，即化学吸附，而且后者可较前者强若干倍。
本文主要是根据沥青与集料作用机理，提出几种提高提高沥青与集料粘附的方法。
2.1 用消石灰粉或生石灰粉，水泥代替部分填料
2.1.1 消石灰改善沥青与集料粘附性的机理
（1）消石灰能使集料表面活化，提高与沥青的粘结力。Ca(OH)2可以使沥青的非极性部分离子化，结合成极性基才得以稳定的。其理由可以从将消石灰先与沥青混合再与集料拌合的要比消石灰先与集料混合再与沥青拌合的混合料的剥勤率要大这一事实得到证明。
（2）集料表面的氢、钠、钾等阳离子能被消石灰中的钙离子置换，同样起到表面活性剂的作用。
（3）消石灰可以提高沥青的粘性，同时可以使集料的表同性得到改善，一般的石灰岩矿料的比表面积只有2500-3500cm2/g，而消石灰的比表面积有7000 cm2/g以上，这就使沥青与集料之间的分子力增大。
（4）消石灰能降低集料表面的负电荷，降低表面能，而表面能小的集料不与氢键结合，水稳定性好。
（5）消石灰做为矿粉使用时具有相当的活性，它可以与沥青中的有机酸发生反应，生成能起到表面活性剂作用的钙盐。
（6）消石灰在集料矿料间结合成为独立的结晶质的石灰石，与沥青的粘结性起到叠到作用。
2.1.2 掺加消石灰或生石灰粉方法
（1）用石灰浆或用石灰水涂覆集料，效果很好，其缺点是需增加成本。要增加一套冷料仓，皮带输送机，抽水机，石灰水（浆）池等，成本较高，降低生产效率。
（2）掺加消石灰粉或石灰粉，添加时必须确保集料是在裹覆石灰粉后才与沥青拌合，这对间歇式拌合机比较容易实现。缺点是不宜准确控制石灰粉用量，可以考虑在拌合机上加装一套螺旋进料器，或加工矿粉时按比例投放石灰，这需要矿粉生产配合。实际上以上两种方法都是比较切实可行的。
（3）将生石灰粉与潮湿的集料拌合，它同时能降低集料中3%-5%的含水率，对多雨的南方地区比较适用。
2.1.3 应用中存在的问题及建议
石灰主要是改变集料表面，使其形成多孔粗糙结构，加强微孔吸附，来提高沥青混合料水稳性。所以必须使石灰均匀覆盖到集料表面，这样石灰添加问题就成为其应用的制约因素，国内、外虽对石灰的添加方法进行了各种尝试，但都存在一些问题。
①干法：这种方法需要对矿粉加入装置进行改进，减少加入过程中石灰的损失，增加拌和的均匀性。
②干湿法：这种方法中集料的烘干需要消耗较多的燃料，增加热拌沥青混合料的成本，同时对集料除尘设备也有一些特殊要求。
③稀浆法：这种方法和第一种方法存在同样的问题，且工作量更大。
④浸泡法：要将如此巨量的集料在一定剂量的石灰水池中浸泡一定时间，还要保证石灰在集料表面形成稳定的结晶覆盖层，施工难度之大、周期之长是可想而知的。目前室内试验研究认為，石灰对沥青混合料的水稳性甚至其他性能都有明显的改善，但是在实际工程应用中，石灰很难均匀分散到沥青混合料中，不能均匀裹覆粗、细集料表面，还常常出现石灰沥青结团现象，大大影响了使用效果，这是制约石灰使用的主要因素[3]。
2.2 通过改变路面结构设计和施工工艺提高沥青与集料的粘附性
水侵害是沥青路面损坏的主要原因，其作用机理是:在水的作用下，沥青逐渐丧失与矿料的粘结力，从矿料表面脱落，并在车辆的作用下，沥青面层呈现松散状态，形成水损害。水损害产生的原因通常有下列几种：路面排水系统不健全；路面压实度不足；路面离析；半刚性基层反射裂缝造成雨水的渗入；路面结构设计不合理等。
从设计角度讲，主要是设计健全的路面排水系统，若采用排水路面则须在沥青面层的下层用沥青含量高的沥青砂做下封层，其厚度应不小于2—2.5cm；优化路面结构；采用抗裂性好的基层，如水稳碎石等；采取措施减小半刚性基层反射裂缝造成的影响；采用SMA等新型防水性好、耐久的路面面层等。
从施工角度讲，主要是优化施工工艺，提高沥青路面施工时的压实度和平整度；
2.3使用化学抗剥剂提高沥青与集料的粘附性
随着表面化学的发展，各种表面活性剂的开发，也已经开发了许多抗剥剂。实践证明，在沥青中添加大量环烷酸类高分子有机酸，尤其是添加钙、镁、铅，锰等各种类型 的金属皂，能够有效提高沥青与集料的粘附性。抗剥剂通过亲油基与沥青结合，亲水基与集料结合，使沥青与集料的粘附性得以提高，所以对集料表面带有负电荷的应采用阳离子型，表面带有正电荷的应采用阴离子型的表面活性剂，才能起到好的效果。由于酸性石料带有负电荷，抗剥离剂一般采用阳离子型的表面活性剂，当然这就使碱性石料采用抗剥落剂显得无能为力，而且对碱性石料也没有此种必要。
2.3.1抗剥落剂使用方法
高分子类抗剥落剂使用的关键是要使其与沥青相熔均匀，可通过以下方法实现：
①在一定容量的沥青罐中按比例加入高分子类抗剥落剂，用机械搅拌均匀，输送到储存罐中备用。
②在输油管道上增加一个流量计，根据沥青流量按比例加入高分子类抗剥落剂，在输送过程中使其均匀。
③在沥青储存罐中按沥青重量加入高分子类抗剥落剂后，利用储存罐循环系统（油泵）使之混合均匀。
④在沥青脱桶器中，按沥青重量加入高分子类抗剥落剂，使其在沥青泵入储存罐的过程中自动混合均匀[5]。
建议建设单位对本区酸性石料与沥青的粘附性展开研究，建立沥青抗剥落剂使用指南，指导施工单位合理选用抗剥落剂及确定最佳用量。
3、总结与结论
综上所述，只要在沥青路面设计和施工时，采取相应的改善措施，对于提高沥青与集料的粘附性，防范沥青路面的水损坏效果还是比较明显的。在施工时，往往同时采用两种或两种以上的综合处理方法比单独一种效果要比较好。如选择低标号沥青或使用改性沥青，并同时用石灰水处理粗集料；采用掺加抗剥剂并用水泥替代部分矿粉；用石灰水处理粗集料同时用水泥替代部分矿粉等。
为什么在满了交通部技术规范的前提下，仍发生了水损害？一个很重要的原因是规范本身关于粘附性指标以及混合料残留马歇尔稳定度的指标，与路面水损害并没有建立起很好的关系。
对于集料与沥青的粘附性指标来说，这个指标存在着3个致命的缺陷：首先，要看是否具有不同粘附性等级与路面水损害关系的长期性能观测资料，这些资料是否已表明粘附性大于等于4级就不会产生水损害，事实上这种关系并没有建立。其次，水煮法试验结果受人为主观因素影响太大，再次，水煮法只使用了9.5, 13.2的粗集料，事实上，除了部分细集料本身与沥青粘附性较差外，粉尘含量大也造成了与沥青粘附性的降低。添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但抗剥落剂（液体和石灰添加剂）对集料沥青有选择性，不能轻易得出某种抗剥落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。此外，沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度技术指标也存在着致命的弱点。75次马歇尔击实仪双面击实，试件已达到设计空隙率为3%～5%，水很难浸入，也更难浸入沥青膜与集料之间。如果要用残留马歇尔稳定度技术指标，也得让空隙率接近现场空隙率，也就是说试件空隙率应在6%～8%之间。
水损害在我国具有普遍性，需要一个更能反映混合料水损害特性的技术指标，这个指标可以用间接抗拉强度比来表征。