熱拌瀝青混合料高溫強(qiáng)度影響因素淺析

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1、熱拌瀝青混合料高溫強(qiáng)度影響因素淺析萬建中1艾克拜爾1海自玲2祁偉3劉浩31新疆交通科研院，烏魯木齊830000；2新疆公路設(shè)計院，烏魯木齊830000；3烏魯木齊河灘快速路管理處，烏魯木齊830000關(guān)鍵詞：瀝青混合料強(qiáng)度因素前言瀝青混合料是一種復(fù)合粘彈性材料，它是由瀝青、粗骨料、細(xì)骨料和礦粉以及外加劑所組成。夏季高溫條件下瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞主要是指瀝青混合料在高溫時由于其抗剪強(qiáng)度不足或塑性變形過大而產(chǎn)生路面車轍、推移等現(xiàn)象。目前瀝青混合料高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性理論，主要是要求瀝青混合料在高溫時必須具有一定的抗剪強(qiáng)度和抵抗變形的能力。瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度τ主要取決于瀝青混合料的粘聚力c

2、和內(nèi)摩擦角φ兩個參數(shù)。通過三軸試驗方法應(yīng)用莫爾——庫侖包絡(luò)線方程：τ=С+σtgφτ——瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度（MPa）；σ——正應(yīng)力（MPa）；С——瀝青混合料的粘聚力（MPa）；φ——瀝青混合料的內(nèi)摩擦角（rad）。通過公式，我們看出瀝青混合料的粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ決定了混合料的抗剪強(qiáng)度，而影響熱拌瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的原因主要有以下方面：1瀝青粘度的影響瀝青混合料是一個具有多級空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分散體系，從最細(xì)一級網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來看，它是各種礦質(zhì)集料分散在瀝青中的分散系，因此它的抗剪強(qiáng)度與分散相的濃度和分散介質(zhì)粘度有著密切的關(guān)系。在其它條件不變的條件下，瀝青混合料的粘聚力c是隨著瀝青

3、粘度的提高而增加的。因為瀝青的粘度間接反映出瀝青內(nèi)部的瀝青膠團(tuán)相互位移，是其分散介質(zhì)抵抗剪切作用的抗力，所以瀝青混合料受到剪切作用時，特別是受到短暫的瞬時荷載時，具有高粘度的瀝青能賦予瀝青混合料較大的粘滯阻力，因而具有較高抗剪強(qiáng)度。2瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)的影響在瀝青混合料中，瀝青與礦料交互作用是物理化學(xué)過程。瀝青與礦料交互作用后，瀝青在礦粉表面產(chǎn)生化學(xué)組分的重新排列，在礦粉表面形成一層一定厚度的擴(kuò)散劑化膜。在此膜厚度以內(nèi)的瀝青稱為“結(jié)構(gòu)瀝青”。在此膜以外的瀝青稱為“自由瀝青”。如果瀝青顆粒之間接觸處是由結(jié)構(gòu)瀝青膜所連結(jié)，這樣促成瀝青具有更高的粘度和更大的擴(kuò)散融化膜的接觸面積，因而

4、可以獲得更大的粘聚力。如果顆粒之間接觸處是自由瀝青所聯(lián)結(jié)，則只具有較小的粘聚力。瀝青與礦料相互作用與礦粉的性質(zhì)有關(guān)，在不同性質(zhì)礦粉表面形成不同組成結(jié)構(gòu)和厚度的吸附溶化膜，在石灰石粉表面形成較為發(fā)育的吸附溶化膜，具有較高的粘聚力。經(jīng)過大量相關(guān)實驗證明，在石英石粉表面則形成發(fā)育較差的吸附溶化膜。所以，礦粉必須是由堿性石灰?guī)r礦料加工而成，也可用水泥或石灰粉代替。3礦料比表面的影響結(jié)構(gòu)瀝青的形成主要是由于礦料與瀝青的交互作用，而引起瀝青化學(xué)組分在礦料表面的重新分布。如在相同的瀝青用量條件下，與瀝青產(chǎn)生交互作用的礦料表面積愈大，則形成的瀝青膜愈薄，則在瀝青中結(jié)構(gòu)瀝青所占的比率愈大，因而瀝

5、青混合料的粘聚力愈高。在普通瀝青混合料中(例如:AC-16I)礦粉用量占7%左右，其表面積卻占礦質(zhì)混合料的總表面積的80%以上，所以礦粉的性質(zhì)和用量對瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度影響很大。礦粉用量改變，瀝青混合料馬歇爾試驗各項技術(shù)指標(biāo)也將隨著發(fā)生變化：瀝青混合料的密度隨礦粉用量的增加而增加；穩(wěn)定度和飽和度隨礦粉用量的增加而提高；空隙率隨礦粉用量的增加而減少；瀝青混合料的軟化點指標(biāo)隨礦粉用量的增加而提高。但是，礦粉用量不宜過多，一般礦粉用量與瀝青用量之比1～1.6較為適宜。若礦粉用量過多，對瀝青混合料起到相反的作用，致使瀝青混合料在碾壓過程中不易穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生推移裂紋，給瀝青混合料攤鋪及

6、碾壓帶來困難。4瀝青用量的影響在固定質(zhì)量的瀝青和礦料的條件下，瀝青和礦料的比例是影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的重要因素。在瀝青用量很小時，瀝青不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青的薄膜來粘結(jié)礦料顆粒，隨著瀝青用量的增加，結(jié)構(gòu)瀝青逐漸形成，瀝青包裹在礦料表面，使瀝青與礦料間的粘附力隨著瀝青的用量增加而增加。當(dāng)瀝青用量足以形成薄膜并充分粘附礦粉顆粒表面時，這時的瀝青混合料具有最大的粘聚力。如果瀝青用量繼續(xù)增加，逐漸將礦料顆粒推開，在顆粒間形成未與礦粉交互作用的“自由瀝青”，則瀝青的粘聚力隨著自由瀝青的增加而降低。當(dāng)瀝青用量達(dá)到一定量時，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度幾乎不變，自由瀝青起著潤滑劑的作用，降低了粗集料的

7、相互密排作用，降低了瀝青混合料的內(nèi)摩擦角。如果瀝青含量過多時，內(nèi)摩擦角可降低到采用不同礦料也不會產(chǎn)生任何區(qū)別的程度，通過普通瀝青混合料(AC-16I)的室內(nèi)試驗測試得出瀝青含量與內(nèi)摩擦角、粘聚力的關(guān)系見表1（對于普通90號瀝青而言）。表1瀝青含量與內(nèi)摩擦角、粘聚力的關(guān)系表瀝青混合料中瀝青含量（%）殘余孔隙率體積（%）內(nèi)摩擦角（度）粘聚力（MPa）53.3300.1962.5300.1570.7190.06所以，我們在進(jìn)行瀝青配合比設(shè)計時，必須找到瀝青薄膜達(dá)到最佳厚度時的油石比。根據(jù)多年的瀝青