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为什么酸性集料与沥青容易产生剥离

发表日期:2019年07月30日      文章来源:东道路面      浏览次数:      打印本文 打印本文      文章收藏

为什么酸性集料与沥青容易产生剥离

岩石料按照化学成分分为以硅、铝为主的酸性和中性石料,以钙、镁为主要成分的极性和超极性石料,俗称碱性石料。酸性石料亲水、憎油,与沥青黏结性不好,碱性石料与沥青黏结性较好。矿料的酸碱性通常是按照矿料中SiO2含量来划分的,SiO2含量大于65%的集料为酸性集料,SiO2含量小于52%的集料为碱性集料,SiO2含量在52%~65%的为中性集料。酸性石料主要包括花岗岩、流纹岩、砂岩等,碱性石料包括辉绿岩、玄武岩、橄榄岩、石灰岩等。酸性集料铺筑的沥青路面,因集料与沥青的黏附性较差,路面成型后在水分子浸蚀下,反复受荷易使沥青与矿料脱离、松散掉粒及产生坑槽等水损坏。

为什么酸性集料与沥青容易产生剥离

沥青路面典型水损坏(坑槽、剥离、松散)

 沥青与矿料黏附性的本质是两种材料界面的亲和力,这种亲和力是指表面张力、分子引力(范德华力)、机械附着力及化学反应引力,尤其取决于两种物质的表面电荷及由此产生的引力。吸附在集料固体表面的沥青之所以能被水置换,是由于水的极性很强,水分子H2O的氢离子端带正电性,氢氧离子端带负电性。沥青与集料的分子引力不如水与集料的分子引力大。对石英类矿料,硅(Si)的含量多,表面带有弱的负电荷,它与水分子的氢离子能以氢键的方式结合。而它与沥青的吸附主要依靠相对较弱的范德华力,它比水分子与硅的很强的极性吸附力小得多。集料表面或多或少都具有亲水憎油的性能,酸性石料比碱性石料更明显。如果石料遇水,水将能够穿透沥青膜达到集料表面将集料与沥青分开。

沥青与矿料的相互作用,除物理吸附作用外,还有化学化学吸附作用,且化学吸附的作用力要强于物理吸附的若干倍。沥青是一种低极性有机物质,水分子是极性分子,且有氢键,其对矿料的吸附力要大大高于沥青。酸性石料表面具有较多不饱和键,易与水以氢键等形式结合在一起,故具有亲水性;而沥青中非吸性有机物无法与这些游离键相结合,石油沥青与酸性集料黏附时,基本上为物理吸附。

碱性石料表面几乎没有不饱和键,不易与水分子氢键结合,表现为憎水性,同时沥青成分中的沥青酸及沥青酸酐能与碱性矿料中的高价金属盐产生化学反应,生成不易溶于水的有机酸盐,故沥青与碱性石料除具有物理吸附作用外,还具有较强的化学吸附作用。这就是沥青与碱性石料结合不易剥离,而与酸性石料结合后容易剥离的主要原因。



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