瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究

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1、瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究　　摘要：通過對影響瀝青路面高溫穩(wěn)定的材料因素、環(huán)境因素等進行分析，確定了在高溫地區(qū)通過集料、礦粉、混合料類型、施工工藝等方法來提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性。為高溫條件下瀝青路面的設(shè)計、施工以及管理提供了一定的參考依據(jù)。關(guān)鍵字：瀝青路面；材料原因；設(shè)計級配；路面結(jié)構(gòu)中圖分類號：U412.2文獻標志碼：A文章編號：引言：瀝青路面因為高溫引起的破壞有車轍、擁包、推擠、泛油、搓板等形式。車轍是在高溫條件下瀝青路面受荷載作用,混合料發(fā)生豎向壓密或混合料側(cè)移產(chǎn)生的不能恢復(fù)的永久變形。車轍的危害體現(xiàn)在兩個方面,一是

2、影響行車舒適性,二是對交通安全構(gòu)成威脅。影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素是多方面的,包括材料因素、環(huán)境因素等,要控制好車轍的發(fā)生,需要多方面因素綜合考慮,抓住主要矛盾,使車轍得到控制[1~2]。1瀝青混合料高溫穩(wěn)定性影響因素1.1瀝青性質(zhì)7瀝青的物理性質(zhì)對混合料抗車轍性能有影響。在一定溫度和加載速率下，瀝青粘度越大，混合料的粘滯阻力也越大，抗剪切變形能力越強，瀝青混合料抗車轍性能越好。瀝青粘度隨溫度變化而變化，瀝青的溫度敏感性越低，則形成的瀝青混合料相應(yīng)具有更好的高溫穩(wěn)定性能，這種關(guān)系已被一些快速加載試驗所證實。1.2氣候因

3、素氣候?qū)r青路面高溫穩(wěn)定性的影響是通過瀝青路面混合料力學(xué)性能來起作用的，由于瀝青是一種感溫性很強的材料，使得瀝青混合料也成為溫度敏感性材料，在不同的溫度條件下，瀝青混合料路面會表現(xiàn)出截然不同的力學(xué)性質(zhì)，較高的溫度會使瀝青混合料的勁度模量和抗剪能力降低，從而在車輛荷載作用下出現(xiàn)高溫穩(wěn)定性問題。因此，針對高溫多雨的山區(qū)高速公路，在修筑瀝青路面時，一定要根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c和當?shù)氐膶嶋H經(jīng)驗來選擇瀝青以及進行結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計[3]。1.3荷載因素荷載的大小，重載和超載是瀝青路面產(chǎn)生車轍和其它高溫病害的重要因素之一，國內(nèi)外的調(diào)查資料表明

4、：在交通量組成中，重載占有較大比例的路段上，瀝青路面的高溫病害要比其它路段嚴重得多。1.4級配7集料級配決定了礦料顆粒間嵌擠力的大小及混合料密實程度，直接影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。研究表明，在最佳瀝青含量時，中粒式瀝青混凝土車轍最小，細粒式次之，粗粒式車轍最大。WestTrack環(huán)道試驗也得出了相似的結(jié)論。1.5瀝青混合料組成設(shè)計除原材料的性質(zhì)外，瀝青混合料組成設(shè)計對其高溫穩(wěn)定性的影響十分巨大，主要包括：礦料級配、各類材料用量比例（如：天然砂用量、礦粉用量、回收粉比例）、自由瀝青的多少（即：瀝青用量），空隙率、飽和度等。

5、1.6空隙率空隙率較大的瀝青混合料容易產(chǎn)生壓密變形，增加其密實度可增加礦料顆粒間的接觸壓力，從而提高其抗車轍能力。但當空隙率低于某臨界值時，繼續(xù)減小空隙率，反而會使瀝青混合料抗車轍能力降低。對于臨界空隙率，WestTrack環(huán)道試驗認為接近4%，也有研究表明，當空隙率為8%左右時，車轍最小。2提高瀝青混合料穩(wěn)定性的措施2.1集料及其級配對于高等級公路和一些重要路段，應(yīng)首選高質(zhì)量的集料，特別是表面兩層瀝青混合料應(yīng)采用堅硬、安定、表面粗糙、破碎、顆粒接近立方體的集料。而較粗的級配有較好的抗車轍能力，但不容易控制，而且級配過粗反

6、而影響其高溫穩(wěn)定性，相比之下，密級配的瀝青混合料抗車轍能力較開級配混合料穩(wěn)定。規(guī)范規(guī)定，最大粒徑13mm及167mm的適合于鋪筑表面層，20mm及25mm的適合于鋪筑瀝青路面中面層和下面層。另外，適當提高混合料中粗集料的用量，對改善瀝青混合料的高溫性能有利。2.2礦粉瀝青混合料的強度在很大程度上取決于礦粉的性質(zhì)。可用水泥、石灰取代部分礦粉。由于水泥中氧化鈣含量一般很高，是一種活性高的堿性材料，不但具備作為礦粉的條件，而且水泥中的CaO與水消解后，其PH值可達到12，而一般的石灰石礦粉的PH值只有9左右。同時，由于水泥顆粒的

7、不規(guī)則表面比較顯著、且表面開口空隙大等原因，在瀝青與水泥發(fā)生反應(yīng)時，使得分子量較小的油分和瀝青質(zhì)就會進入開口空隙和微裂紋中，從而使瀝青的凝膠結(jié)構(gòu)特征開始更為顯著，此時瀝青顆粒大量聚集，稠度也有所增加，這樣就更進一步改善了瀝青與礦料之間的相互作用，提高了瀝青混凝土的水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性等性能。2.3瀝青混合料7就瀝青對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響來說，瀝青含量的影響可能比瀝青本身特性的影響更重要，對于細粒式或中粒式密級配瀝青混合料，適當減少瀝青用量有利于抵抗車轍，因此，在用馬歇爾方法進行混合料設(shè)計時，在考慮高溫穩(wěn)定

8、性能時，瀝青用量應(yīng)選擇最佳瀝青用量范圍靠下限之處。但對于粗粒式或開級配瀝青混合料，在考慮抗車轍時應(yīng)綜合考慮級配、集料對瀝青的吸收性、集料與瀝青間的粘結(jié)力、混合料的空隙率等，不能簡單地采用減少瀝青用量來改善抗車轍性能。2.4瀝青類型瀝青類型應(yīng)根據(jù)環(huán)境氣候、交通條件等合理選用，尤其是氣溫高、渠化交通的道路應(yīng)