沥青与集料的粘附性分析

《沥青与集料的粘附性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、沥青与集料的粘附性分析　　(赤峰市公路管理处，内蒙古赤峰024000) 　　摘要：文章结合力学理论、化学反应理论、分子定向理论、静电理论，分析了沥青与集料的粘附机理，探讨了沥青、集料、水及荷载等因素对沥青与集料之间粘附性的影响，比较了水煮法、水浸法、光电比色法、净吸附法等粘附性试验方法的优劣，并指出就我国目前状况，仍推荐使用水煮法或水浸法。 　　关键词：道路工程；沥青混合料；水稳定性；粘附性；沥青；集料 　　中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)13—0053—02 　　沥青混合料的抗水损坏能力是决定路面水

2、稳定性的根本性因素，它主要取决于矿料的性质、沥青与矿料之间相互作用的性质，以及沥青混合料的空隙率、沥青膜的厚度等。沥青混合料水稳定性的评价方法，通常分两个阶段进行：①第一阶段是评价沥青与矿料的粘附性。②第二阶段是评价沥青混合料的水稳定性。文章主要就沥青与矿料的粘附性进行了研究，论述了沥青与集料的几种粘附性理论，分析了粘附性的影响因素，并比较了目前常用的几种粘附性试验方法的优劣。 1沥青与集料粘附性基本理论 1.1力学理论 　　沥青与集料之间的粘附性主要是由于其间分子力的作用［1］。从微观角度看，集料的表面是粗糙和高低不平的，这种粗糙增加了

3、集料的表面积，使沥青和集料的粘合(界)面积增大，提高了两者之间总的粘结力。此外，集料的表面存在着各种形状、各种取向、各种大小的孔隙和微裂缝，由于吸附与毛细作用，沥青渗入上述孔隙与裂缝，增加了两者结合的总内表面积，从而提高了总的粘结力。再者，沥青在高温时以液相渗入骨料孔隙与微裂隙中，当温度降低后，沥青则在孔隙中发生胶凝硬化，这种锲入与锚固作用，增强了沥青与集料之间的机械结合力［2］。 1.2化学反应理论 　　沥青与集料之间的粘附性主要来源于沥青与集料表面发生化学反应。石油沥青中含有大量的酸性及碱性化合物，且酸性组分高于碱性组分。碱性集料如石灰

4、岩表面存在碱性活性中心，容易与沥青中的酸性成分发生化学反应，生成不溶于水的化合物，故粘附性好。而酸性集料如花岗岩表面缺乏这种碱性活性中心，故较少发生化学反应，所以粘附性差。 1.3分子定向理论 　　沥青与集料之间的粘附性是由于沥青中的表面活性物质对集料表面的定向吸附而形成的。如果一个分子中的正电荷与负电荷排列不对称，就会引起电性不对称，因而分子的一部分有较显著的阳性，另一部分有较显著的阴性，这些分子能互相吸引而成较大的分子。表面活性物质的分子是由极性基和非极性基组成的不对称结构，偶极矩较大，故能表现出力场。沥青可视为表面活性物质在非极性化合物中的

5、溶液，根据所含表面活性物质数量的不同而具有不同活性。沥青粘附在集料表面后，沥青在石料表面首先发生极性分子定向排列而形成吸附层，与此同时，在极性力场中的非极性分子，由于得到极性的感应而获得额外的定向能力，从而构成致密的表面吸附层。因此认为，沥青的极性是黏附的本质，是导致集料吸附沥青的根本原因。 1.4静电理论 　　静电理论认为当沥青与集料接触时，沥青一集料体系形成双电层而产生静电引力。它可以看作一个电容器由于两种不同的物质接触而充电，界面的作用力就是双电层之间的作用力。 2粘附性的影响因素 2.1沥青性质对粘附性的影响 　　沥青是一种成分极

6、为复杂的化合物，按照色谱分析法可将其分解成沥青质、饱和分、芳香分酚和胶质四种组分。研究表明：饱和酚和芳香酚都作为油分，在沥青中起着润滑和柔软作用，且均属于低分子化合物，是非极性物质，主要以范德华力与矿料表面发生吸附［3］，故与集料的粘附力较弱，很容易脱附。而胶质与沥青质均为带有极性或是表面活性的物质，沥青中具有化学活性组分的沥青酸、沥青酸酐等极性组分基本都集中在胶质和沥青质中，这些成分与集料表面发生化学吸附，故吸附力较强。此外，沥青组分中属于酸性的物质有环烷酸、地沥青酸。沥青酸和沥青酸酐是沥青中活性最大的组分，它改善了沥青对矿物质的浸润性，特别是

7、提高了沥青与集料的粘附强度。沥青的酸性越大，与矿料的粘附性就越好，在沥青混合料中沥青从矿料表面的剥落度就越小。 2.2集料性质对沥青与集料粘附性的影响 　　集料在沥青混合料中与沥青发生复杂的物理化学作用，集料的化学性质在很大程度上影响着混合料的物理力学性质。集料的酸碱性也会影响到沥青与集料的粘附性。一般认为碱性较强的集料与沥青的粘附性好，酸性集料与沥青的粘附性差［4］。 　　此外，集料表面电荷及比表面等性质可以在很大程度上反映集料与沥青的粘附性。当集料被粉碎成细颗粒作为分散相分散于介质水中，在每个颗粒周围会形成双电层。由于在组成双电层之

8、一的扩散层内，存在着过剩反离子的净电荷，这些离子在电场的作用下发生移动。由于这些离子是水合离子