关于沥青膜厚度的影响分析

发表日期：2020年05月09日文章来源：东道路面浏览次数：打印本文文章收藏

沥青混合料的三相体系中，沥青混合料可分成沥青相、集料相及界面相，三者承担不同的作用，道路车辆行驶产生的拉应力和剪应力主要由沥青相承担；集料相起到骨架作用，承受竖向荷载；而沥青混合料的整体稳定性很大程度上取决于界面相的强弱。沥青在沥青混合料中是以薄膜的形式存在，贯穿整个结构层。

沥青混合料设计时，为了使沥青混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水害、耐疲劳等特性，必须保证集料周围裹附的沥青膜有一定的厚度。沥青膜厚度是指包裹在石料表面的有效沥青层厚度，必须达到一定厚度才能保证沥青混合料的耐久性，因此选择合适的沥青膜厚度是确定沥青最佳用量的实质。

通常，沥青膜厚度对沥青混合料性能影响甚大，沥青膜越厚，沥青混合料越显柔韧和耐久性越好；沥青膜太厚，容易出现泛油，沥青混合料高温抗变形能力变差；沥青膜越薄，沥青混合料越脆，越易产生开裂和剥落。

沥青膜与集料

沥青混合料中沥青膜的影响因素众多, 集料是沥青混合料中沥青膜厚的主要影响因素, 主要是集料的总表面积和酸碱性的影响。集料的总表面积影响因素有表面纹理、集料的有效相对密度、级配和粒径。单位重量集料的表面积称为总表面积系数。集料表面越粗糙，总表面积系数就越大。而集料的有效相对密度则相反。

集料具有一定的亲油性以及与沥青发生复杂的酸碱反应而形成化学吸附，因此有一部分沥青被吸收到集料的内部而不参与成膜。单位质量集料吸收沥青的质量称为吸收系数。

吸收系数与集料酸碱性、矿料的开口孔隙率、吸水率以及密度有关，碱性集料的吸收系数较酸性集料大。矿料的开口孔隙率大，吸收的沥青也多。集料吸收沥青与吸水很相似，一般认为吸水率大的集料，其吸收的沥青也多。

沥青膜与动稳定度

在矿料级配不变的条件下，沥青混合料的高温稳定性在初始阶段，集料的开口空隙及矿粉、水泥吸收一部分沥青，有效沥青的含量较少，沥青不足以形成结构沥青薄膜来粘结矿料颗粒，板结性不良，在高温条件下的变形量较大，故而动稳定度较低;

随着沥青用量的增大，沥青可形成薄膜并充分粘结矿料颗粒表面，胶结作用增强，自由沥青的量少，混合料的整体板结性增强，在高温条件下的变形量小，故而动稳定度高;

随沥青用量继续增多，集料吸收的沥青不变，进而自由沥青增多，自由沥青逐渐将矿料颗粒推开，在高温条件下，自由沥青容易产生流动，在集料间产生一定的润滑作用，降低了沥青混合料的内摩擦角，集料之间易发生相对位移，导致混合料出现较大的变形，故动稳定度降低。

沥青膜与水损坏

在矿料级配和压实功不变的条件下，沥青膜厚度越小，混合料的空隙率越大。空隙率增大，沥青膜暴露在空气中的面积增大，渗水率增大，空隙中的水分不断产生动水压力或真空负压抽吸作用，水分逐渐渗入沥青与集料界面，造成沥青黏附性降低并逐渐丧失黏结力，从而使沥青膜从集料表面剥离，继而形成沥青路面坑槽、松散等病害。

沥青膜与老化

沥青膜薄，空隙率大，沥青更易被氧化，受到各种自然因素，特别是在水分、紫外线、氧气以及车辆荷载的作用，加快了沥青混合料的老化速度，沥青混合料的更易开裂，降低了沥青混合料的耐久性。

施工过程沥青膜损伤

沥青膜除了因集料黏附性差、含泥量大等影响外。一方面在运输及碾压过程中，为了防止沥青混合料粘连，工地上仍有采用柴油、菜油等作为隔离剂，这类隔离剂对混合料中的沥青具有溶解作用，使得路表沥青膜剥落、泛红等，短时间路表就出现路表集料裸露的现象；其次初压钢轮压路机碾压过多，终压温度过低或碾压过多，导致集料棱角压碎泛白而破坏沥青膜；再者失去有效复压温度时，胶轮压路机碾压、急刹等过多，导致沥青膜产生搓伤。施工过程中保护沥青膜不受损伤，在加强原材料质量控制、配合比优化设计和施工工艺控制的同时，料车运输、碾压及工具上涂抹水性环保型沥青膜保护剂，发挥隔离作用同时不损伤沥青，对提供沥青路面质量具有现实意义。

沥青路面通车后不仅，特别是山区多雨地区，表面层集料沥青膜出现脱落、路面色泽发白、磨光等现象时有发生，分析沥青膜厚度及剥落原因值得深思。

有效沥青膜厚度

通常，密级配沥青混合料推荐的最小的沥青膜厚度为６～８μm，大孔隙排水性沥青混合料的沥青膜厚度一般为12～16μm。

众所周知，沥青膜厚度的因素影响众多，对沥青混合料的性能有显著影响。然而，沥青膜厚度多少厚为合理相关研究较少。我国现行沥青路面施工技术规范给出了沥青混合料沥青有效沥青膜厚度的计算公式，Superpave体积法用有效沥青体积来体现有效沥青的用量，维姆法通过表面积、孔隙率等指标计算出合适的沥青膜厚度，以此来确定最佳沥青用量。实践表明，因材料的差异性和变异性，现有计算方法的误差也比较大，有待根据不同材料开展相关研究，真正用于指导混合料设计与施工。