沥青及沥青混合料的流变性能
沥青及沥青混合料的流变性能
摘要：分析沥青及沥青混合料高温和低温条件下的流变性能及其反映参数。高温条件下，通过试验测试沥青胶结料的粘度、车辙因子，蠕变模型参数，与60℃车辙试验动稳定度做对比。低温条件下，用0℃表观粘度和由各温度下沥青实测粘度计算的粘温指数评价沥青低温条件下的感温性。
关键词：流变性；车辙；蠕变；裂缝
1 引言
沥青是典型的粘弹性材料,沥青的使用性能与其流变特性有着直接的关系。随着我我国高等级路面的不断修筑，沥青与沥青混合料作为一种非常重要的土工材料被广泛应用于道路路面,有关其流变性能的研究也在世界各地展开。研究表明,沥青和沥青混合料具有相同的粘弹性性质，正确认识沥青和沥青混合料流变特性,有助于解决一些路面材料的力学问题、提供一套更好的路面设计理论,从而设计出更为实用的路面结构。
沥青在高温情况下的流变性能
为提高沥青路面的高温抗变形能力，各种聚合物改性沥青在高等级公路上已被广泛采用。本文采用Brookfield粘度计和动态剪切流变仪(DSR)对不同类型的沥青胶结料，通过旋转粘度试验、动态剪切流变试验与蠕变试验等三种流变测试方法，测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数等反映沥青流变性能的参数，并结合混合料高温车辙试验结果，分析几种高温流变参数的适用性。
2．1 粘度试验
Brookfield粘度计用于测量沥青的高温粘度。对照混合料的高温车辙试验结果，发现沥青粘度值较为准确地反映了混合料的高温性能，粘度值大小排序情况和车辙试验动稳定度的结果较为一致。但是由于粘度试验测试方法与沥青使用过程中的受力状况不同，无法通过粘度试验描述沥青的流变行为特征。另外，由于旋转粘度仪测试设备的限制，有相当部分的改性沥青粘度值超过仪器的量程范围，从而无法得到准确的粘度测试结果。我国规范中评价沥青混合料高温性能的指标为车辙试验的动稳定度。本文采用60℃车辙试验作为室内评价沥青混合料高温性能的依据。
2．2 动态剪切流变试验
美国SHRP计划在沥青混合料路用性能规范中提出采用动态剪切流变仪(DSR)，以车辙因子作为评价指标，反映沥青的永久变形性能。
2. 3 高温蠕变和松弛试验
沥青混合料及其力学性能分析
沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
沥青混合料低温开裂影响机理
摘要 本文研究的主要内容是：沥青混合料低温开裂机理，沥青混合料低温开裂影响因素，沥青橡胶碎石，玻璃纤维沥青碎石的高温抗压强度，低温劈裂强度，抗滑性能及其施工工艺，技术与经济比较等，探索新型的沥青路面结构组合。 通过在室内对沥青碎石，沥青橡胶碎石，玻璃纤维沥青碎石进行了马歇尔试验和低温抗裂强度试验，得到了各种试验数据，应用数理统计的方法进行试验，得到了各种试验数据，应用数理统计的方法进行试验数据的处理，通过对比分析，提出了三种沥青碎石的最佳配合比。在试验室和沥青混合料拌和场摸索了沥青橡胶碎石的摊铺工艺。 通过试验研究认为：玻璃纤维沥青碎石的技术性能不如沥青碎石好，但路用弹性性能较好，如能解决拌和工艺问题，调整纤维丝的品种，增大其直径，其路用性能仍值得探讨，沥青橡胶碎石结构层具有变形性能和抗裂性能良好，空隙率小，防水性能好，热稳定性较好，施工工艺简单的特点，因此，沥青橡胶碎石是二级及二级以下公路因疲劳而开裂的沥青路面的良好罩面材料，也是防止半刚性基层收缩裂缝反射的良好结构措施，在沥青类路面面层和半刚性基层之间夹铺沥青橡胶碎石薄层，虽然造价比夹铺土工布高，但其施工工艺，抗裂性能和防水性能均优于土工布，不仅可以大大减少半刚性基层材料的反射裂缝，延长路面使用寿命，而且可能适当减薄沥青混合料面层的厚度，虽然初期造价有所增加，从长远来看，具有十分重要的技术和经济意义。 该成果对公路沥青路面的养护和设计具有重要的实践指导作用，对于减少公路沥青路面的养护费用，延长路面使用寿命具有重要的经济和社会意义。 关键词： 沥青橡胶碎石抗裂性能玻璃纤维沥青碎石经济与技术分析
Abstract The main contents that are researched in the thesis are : asphalt mixture low temperature crazing principle , the influencing factor of asphalt mixtures low temperature crazing ,asphalt-rubber macadam , the pressure-resistance intensity , the crazing high temperature , the smooth-resistance and construction technology ,the technological economical compare and so on , exploring the new-type structural combinations of asphalt pavement . Through the Marshall experiment and the low temperature crazing-resistance intensity experiment , which work on the asphalt-rubber macadam , fiberglass asphalt macadam indoors ,we have got various kinds of experimental data , carrying out experiment by means of the method of mathematical statistics ,we have got various kinds of experimental data ,dealing with the experimental data by means of the method of mathematical statistics , through contrast and analyzing , we have put forward the best suitable rate of the three asphalt macadam ,in the laboratory asphalt macadam ,In the laboratory and the asphalt mixtures blending gathering plane , we have groped after paving technology of the asphalt-rubber macadam . Through the experimental research , we think :the technological capacity of fiberglass asphalt macadam if weaker than asphalt macadam ,however ,if use elasticized capacity to solve blending technological problem ,adjust the breed of fiber silk , extend its diameter , its paving capacity is still worth exploring , Asphalt-rubber macadam structure lager have good deformed-become capacity and crazed-resistance capacity , small gap rate .good water-resistance capacity ,good hot-stability and simple construction technology ,therefore ,pitch rubber spall is a good cover material which is suitable for the second class or lower whose asphalt pavement has split open because of fatigue ,and is the good structural measure of preventing half-rigidity grass-roots unit shrink-rift reflecting ,pave a thin layer of pitch rubber spall between asphalt -type pavement layer and half-rigidity basic level ,although the cost of building is higher than paving Togongbu in the middle , the construction technology, crazing-resistance and water-resistance are better than Togongbu , not only could reduce greatly the reflex of half-rigidity grass-roots unit material , long then the use lifespan of pavement , but also
聚合物改性沥青流变学研究
聚合物改性沥青流变学研究 发表时间：2018-06-11T17:29:04.533Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：毕飞 [导读] 摘要：在沥青作为道路建设材料的发展过程中，科研工作者对沥青改性剂的种类和掺量做了非常多的研究和报道，文章基于动态剪切流变仪DSR，围绕着聚合物改性沥青，针对其流变性能，通过对于动态剪切流变试验，重复蠕变恢复试验以及零剪切粘度等试验的研究，结果表明：橡胶类改性沥青、热塑性橡胶类改性沥青、树脂类改性沥青及复合改性沥青的流变学性质有相似之处，均会随着温度的升高，抗车辙能力减弱；随着改性剂的用量增加，抗车 山东建筑大学山东济南 250000 摘要：在沥青作为道路建设材料的发展过程中，科研工作者对沥青改性剂的种类和掺量做了非常多的研究和报道，文章基于动态剪切流变仪DSR，围绕着聚合物改性沥青，针对其流变性能，通过对于动态剪切流变试验，重复蠕变恢复试验以及零剪切粘度等试验的研究，结果表明：橡胶类改性沥青、热塑性橡胶类改性沥青、树脂类改性沥青及复合改性沥青的流变学性质有相似之处，均会随着温度的升高，抗车辙能力减弱；随着改性剂的用量增加，抗车辙能力增强。但是针对不同种类的聚合物改性沥青，其中的具体指标的变化又不会完全一致，因此需要根据当地气候条件，路面状况选择合适的改性沥青进行施工。并且设想通过优化改性材料和加工工艺来制作低相位角δ的聚合物改性沥青，展望了对于研究低滚阻沥青的应用前景。 关键词：聚合物改性沥青；流变学；车辙因子；相位角 前言 由于近年道路交通流量的迅猛增长, 行车荷载的大大增加以及交通渠化等因素的综合影响[1]，现代交通对沥青路面的高温抗车辙能力的要求进一步加强 , 而采用高质量的改性沥青材料成为提高沥青路面质量的主要技术措施之一。所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。 随着改性剂的加入，使沥青在高温条件下不易发生车辙现象，在低温条件下不会硬化导致路面开裂，提高了沥青的流变性能，因此通过研究改性沥青的流变特性，可以进一步的了解其改性机理，从而能够更好的适应路面环境。 1.聚合物改性沥青流变学 1.1 重复蠕变与恢复试验 重复蠕变与恢复试验的原理为通过加载 1s 的蠕变试验，卸载进行 9s 的变形恢复，完成一次蠕变恢复过程，不断重复进行 100 次蠕变恢复过程的循环[2]。 该方法较好的模拟了路面在行车荷载作用下的变形发展过程，比较全面的考虑了沥青材料的高温变形能力，克服了动态剪切流变仪的缺陷[3]。 在相同的应力条件下SBS改性沥青，胶粉改性沥青以及复合胶粉改性沥青的蠕变柔量和应变随时间逐渐增加；在不相同的应力条件时，相同那个温度下，SBS改性沥青的蠕变柔量比大于胶粉改性沥青以及复合胶粉改性沥青，并且随时时间的推移，蠕变柔量比存在着些许变化波动，说明温度的变化对于SBS改性沥青具有较大影响。由于胶粉改性沥青的蠕变柔量比相对于其他两种改性沥青是最小的，并且在不同应力条件的变化最小，说明胶粉沥青具有较好的温度稳定性[2]。 研究SBS,RET(反应型三元共聚物)，PPA（多聚磷酸）三种改性沥青得到，SBS改性沥青的蠕变变形恢复能力大于RET和PPA改性沥青；相对于PPA改性沥青，RET改性沥青的抗车辙能力与SBS不相上下[4]。 重复蠕变与恢复试验研究表明：在不同温度下，应力对于沥青材料的蠕变柔量和应变的变化具有较大影响，并且普通基质沥青和改性沥青表现出的流变学特性并不相同，因此用重复蠕变与恢复试验来评价沥青的高温流变性能时，应该根据当地的气候特点和交通荷载的实际情况来选择合适的温度和应力水平[5]。 周庆华[6]通过分析对于10种沥青的车辙因子和蠕变柔量得到：对于动态剪切流变试验来说，重复蠕变与恢复试验能够弥补其不足，通过累计的应变和软便进度的粘性成分指标能更加准确的描述沥青的抗车辙能力。 1.2 零剪切粘度 零剪切粘度ZSV是欧洲国家评价沥青高温性能的常用指标，是沥青材料本身固有的性质，一般用60℃时的零剪切粘度来表征改性沥青的高温性能。沥青材料在路面温度下多属于假塑性非牛顿流体，通常对于非牛顿流体和假塑性流体来说，在剪切速率接近于零时流体处于第一牛顿流区域中其粘度值接近于常数，并达到最大值，这一粘度称之为零剪切粘度[7]。 通过比较SBS改性沥青，橡胶改性沥青，橡胶粉复合改性沥青，MAC改性沥青以及基质沥青得到，在相同的应力条件下，SBS改性沥青的ZSV最大，其次是橡胶改性沥青，胶粉复合改性沥青与MAC改性沥青差不多，最小的是基质沥青。由此可以得到，SBS改性沥青的流变性能较其他几种改性沥青较为优秀，抗车辙能力最强[5]。 虽然ZSV的测定方法较多，如在低剪切速率下进行的动力粘度测量、DSR上的频率扫描以及蠕变弹性测试等，但这些方法都较复杂，常规指标如软化点、粘度等于其有相关性，且操作简单，所以现在对于ZSV的应用较少，还需要对对其表征指标进行更高层次的研究[9; 10]。 2 各种聚合物改性沥青流变学差异 综上所述，聚合物改性沥青其流变学的性质有较为相似的趋势，其抗车辙能力都会随着温度的升高而逐渐降低；随着改性剂掺量的增加而逐渐加强，但相比之下，仍有些许差异。
浅析沥青混合料的技术性能和标准
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （2）结构型车辙 这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体 永久变形而形成， 主要是由于路基变形传递到面层而产生。（3）磨耗型车辙 由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素
沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素 作者：林敏 来源：《装备维修技术》2020年第07期 摘要：近年来，随着我国经济和科技的不断进步，人们对日常生活水平的质量要求越来越高。建筑作为人们日常生活和工作必不可少的一部分，人们对其质量要求也存在着定的关注。为了更好地保证沥青混合材料在使用中的抗疲劳性能，逼着对相关的沥青混合料进行了分析。分析研究发现，不同类型的沥青混合料疲劳寿命是与其应力之间有一定的联系。应力比增加，那么滤镜混合材料疲劳寿命就会随之减少。除此之外，还有一系列的研究发现，都有了一定的结果。 关键词：沥青混合料;疲劳性能;影響因素 在一些桥梁路面的基础施工过程中，沥青材料的使用是必不可少的。但是近年随着行车荷载力等方面的因素，很多沥青路面的强度与以前相比发生了明显的变化。不仅容易出现疲劳破坏，还导致路面的使用寿命及使用性能都得到了破坏。因此，对于我国相关企业和管理部门而言，研究影响沥青混合料疲劳性能的因素，并解决其疲劳寿命带来的影响是一项迫在眉睫的任务。笔者通过研究资料和实际情况，对多种沥青混合料的疲劳性能进行了相应的研究，通过研究认为ARAC—13在自愈合作用后疲劳寿命是最长的。此外，笔者还针对不同的行车荷载和温度作用下沥青路面的疲劳性能，并也对此进行了分析和整理。本次分析和整理主要的目的是为了提高今后沥青混合料在使用中的疲劳性和使用寿命，研究结果仅供参考。 一、原材料和混合料配合比 1、原材料技术性质 （1）沥青 根据实际情况，选取了一项路面工程进行研究。在研究中，选取70号沥青和SBS改性沥青进行加护性质的相关测定。研究结束后我们发现，70号沥青技术性质，无论是在针入度、延度、软化点还是闪点方面均符合相关的规定和标准值。而SBS改性沥青技术在这些方面也与70号沥青技术并无太大的区别。这也叫从一定程度上证明70号沥青在工程建筑使用阶段是符合相关规定和标准的。 （2）粗集料 所谓的粗集料指的是采用玄武岩的材料，这种材料的公称粒径分为两种，分别是5～10和10～15。经过研究分析粗集料的技术性质发现，5～10的针片状测试值与10～15的针片状测
沥青混合料复习资料
一、名词解释： 1、蠕变：黏弹性物体在应力保持不变的情况下，应变随时间的增加而增加的现象。 2、松弛：黏弹性物体在保持应变不变的条件下，应力随时间的增加而逐渐减小的现象。 3、有效密度：沥青混合料的总质量与有效体积的比值。有效体积包括集料实体体积、闭口孔隙体积以及部分开口孔隙体积。（P96~97） 4、毛体积密度：沥青混合料的总质量与毛体积的比值。毛体积包括沥青体积、有效体积以及空隙体积。 5、SMA：是沥青玛蹄脂碎石，是由大量的沥青、矿粉、粗集料和少量的纤维稳定剂、细集料组成的一种沥青混合料。 6、VCA：是粗集料间隙率，包括粗集料骨架间隙率VCA DRA和压实沥青混合料时间粗集料间隙率VCA mix。VCA DRA是指粗集料实体之外的空间体积占整个试件体积的百分率（P17）。VCA mix是指压实沥青混合料试件内粗集料骨架以外的体积占整个试件体积的百分率（P133）。 7、VFA（沥青饱和度）：是指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体以外的空间体积百分率，又称为沥青填隙率。（P100）8、公称最大粒径：是指全部通过或允许少量不通过的最小一级标准筛的筛孔尺寸，通常比最大粒径小一个粒径级。（P94） 9、乳化沥青：是黏稠沥青经热熔和机械作用以微滴状态分散于含有乳化剂—稳定剂的水中，形成水包油（O/W）型的沥青乳液。 10、橡胶沥青：是指含量15%以上的橡胶粉在高温条件下（180℃以
上）与沥青均匀拌合而得到的改性沥青结合料。 二、简答题： 1、沥青的体膨胀系数与沥青的路用性能有何关系？ 答：沥青的体体膨胀系数与沥青的路用性能有密切关系。体膨胀系数越大，则夏季沥青路面越容易产生泛油，而冬季又容易出现收缩裂缝。 2、采用沥青化学组分分析方法可将沥青分离为哪几个组分？与沥青的技术性质有何关系？ 答：三组分：沥青质、胶质、油分。四组分：沥青质、胶质、芳香族、饱和分。 ①沥青质含量对沥青的流变特性有很大影响。增加沥青质含量，变生产出较硬、针入度较小和软化点较高的沥青，黏度较大。 ②胶质具有很好的黏附力，是沥青质的扩散剂或胶溶剂，胶质对沥青质的比例在一定程度上决定了沥青胶体结构的类型。 ③芳香族和饱和分在沥青中主要使胶质—沥青质软化（塑化），使沥青胶体体系保持稳定。 3、沥青可划分为几种胶体结构，及其分类方法？ 答：溶胶型沥青：这类沥青对温度变化敏感，高温黏度较小，低温黏度大流动性小，冷却时变成脆性材料。凝胶型沥青：这类沥青有很好的粘弹性的温度定性，温度升高流动性加大、低温抗裂性差。溶凝胶型沥青：介于两者之间。 分类方法：根据胶团粒子大小、数量及其在连续相中的分散状态，沥青的胶体结构分类。也可通过针入度指数进行划分，2- PI为溶胶型 <
沥青混合料低温性能及其改良
沥青混合料低温性能及其改良 摘要：沥青路面使用期开裂是世界各国普遍存在的问题, 沥青路面在温度骤降或温差较大地区, 会由于温度应力的作用而产生裂缝, 低温缩裂在我国北方地区是十分普遍的, 它的产生严重危害道路的使用寿命和质量, 是沥青路面主要破坏形式之一，为此研究沥青混合料低温抗裂性能的评价方法是很有必要的。本文简单介绍了沥青低温抗裂性的评价指标及改良措施。 关键词：破坏机理评价指标影响因素改良措施 裂缝作为我国高等级沥青路面的主要病害之一，不仅会影响行车的舒适性，而且水会沿着裂缝进入沥青路面体内，引起路面结构性的破坏。沥青混合料低温抗裂性能与沥青路面裂缝病害直接相关，为了提高路面的抗裂能力，必须提高沥青混合料的低温抗裂性能。自20世纪60年代以来,加拿大、美国、日本等国家重点对沥青混合料低温开裂与材料低温性能指标进行了系统调查和研究,并铺筑了许多试路,提出了沥青及沥青混合料低温抗裂的不同评价指标,但是这些指标都是针对本国具体实验进行的研究尚缺乏验证,尤其是沥青及沥青混合料性能指标与路用性能的相关关系。因此，提高沥青路面的抗裂性能仍是沥青路面的重要研究内容。 一、破坏机理 沥青路面的低温开裂是路面破坏的主要形式之一。一般认为沥青路面的低温开裂有3种形式：一是面层低温开裂，是由气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生温度应力超过沥青混凝土的抗拉强度时造成的开裂；二是温度疲劳裂缝，是由于沥青混凝土经过长时间的温度循环，使沥青混凝土的极限拉伸应变变小，应力松弛性能降低，将在温度应力小于其抗拉强度时开裂；三是反射裂缝，是指低温状态下基层产生横向开裂，在荷载和温度共同作用下，裂缝逐渐向沥青面层的横向开裂。沥青路面裂缝会导致路面承载力下降，影响行车舒适性，并缩短路面使用寿命。因此，提高路面抗裂性是道路领域研究的重要课题。 二、评价方法
道路沥青混合料的种类与性质
第七章沥青混合料的组成设计 沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。 沥青混凝土与碎石的主要区别如下： ●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很 少量的中等大小的集料组成。 ●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆 要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。 ●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹 覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。 ●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐 久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。 图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质 7．1．1沥青混凝土 用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。 由于沥青混凝土的胶结料主要为沥青，沥青是一种对温度十分敏感的材料，这就导致了沥青混凝土的性质（主要为力学性能）受温度的影响十分突出（这也是沥青混合料最大的特点），如它们的劈裂强度随温度的变化可从零下温度的几兆帕到高温的零点几兆帕而不同。 沥青混凝土的分类从广义来说，可包括沥青玛碲脂(MA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多空隙沥青混凝土(PA)、沥青玛碲脂碎石(SMA)以及其它新型的沥青混凝土。 传统沥青混凝土、SMA和多空隙沥青混凝土典型级配曲线的比较见下图： 图7－2 三种典型混凝土级配比较 上图中，曲线1为传统沥青混凝土，孔隙率3％；曲线2为SMA，孔隙率3％；曲线3为多孔沥青混凝土、孔隙率20％。就孔隙率而言，当马歇尔设计孔隙率小于4％（或路面实际孔隙率小于8％）时，它已形成较为密实的结构，水不易进入沥青混凝土，整个结构的耐久性较好；或者路面实际孔隙率大于15％
沥青混合料力学性能指标2
10.2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性——这三个你仔细看一下吧 10.2.1 沥青混合料的强度特性 表征沥青混合料力学强度的参数是：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。 1、抗剪强度(shearing strength) 沥青混合料的剪切破坏可按摩尔一库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件： τmax< σ tg φ+c （2-4） 式中：τmax — 在外荷载作用下，某一点所产生最大的剪应力； σ — 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c — 材料的粘结力； φ — 材料的内摩阻角； 在沥青路面的最不利位置取一单元体，设其三个方向的主应力为σ1、σ2和σ3，且σ1>σ2>σ3。由于单元体中最不利的剪切条件取决于σ1和σ3，故仅根据σ1和σ3分析单元体的应力状况。图2-17为单元体应力状况的摩尔圆。 图2-17 应力状况摩尔圆图 图2-18 三轴剪切实验装置 1-压力环；2-活塞；3-出水口；4-保温罩；5-进水口；6-接压力盒；7-试件；8-接水银压力计 从图2-17可得： ()φσστcos 2131-= （2-5） ()φφφσσσ2231sin cos 21tg c -+= （2-6）
将式(2-5)、(2-6)代人式(2-4)得： ()()[]c ≤+--φσσσσφsin cos 213131 （2-7a ） ()c tg ≤--φτσφτmax max cos (2-7b) 式(2-7a)或(2-7b)为沥青路面材料强度的判别式。 式左端称为活动剪应力，当活动剪应力等于粘结力c 时，材料处于极限平衡，若大于粘结力c ，材料出现塑性变形。 根据式(2-7a)或(2-7b)可求得沥青路面材料应具有的c 和Φ值。 c 和Φ值可通过三轴剪切试验取得。三轴剪切试验的装置如图2-18所示。 三轴剪切试验所用试件的直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件的高与直径之比应大于 2。矿料最大粒径小于25cm 时，试件直径为10cm ，高为20m 。试验时，将一组试件分别在不同侧压力下以一定加荷速度施加垂直压力，直至试件破坏。此时测得的最大垂直压力，即为沥青混合料的最大主应力σ1 ,侧压力即为最小主应力σ3(σ1=σ3)。根据各试件的侧压力和最大垂直压力给出相应的摩尔圆，这些圆的公切线称为摩尔包线，切线与τ轴相交的截距即为粘结力，切线的斜率即为内摩阻角Φ（见图2-19)。 由于温度对沥青混合料的抗剪强度有很大的影响，故试件应在高温条件(65℃或50℃)下进行测试。 粘结力c 和内摩阻角Φ值，也可根据无侧限抗压和轴向拉伸试验取得的抗压强度和抗拉强度来计算： 抗压强度 ??? ??+=242φπctg R （2-8） 抗拉强度 ??? ??+= 242φπtg c r （2-9） 从式（2-8）或（2-9）可得： ??? ??+-=r R r R －1sin φ （2-10） Rr c 5.0= （2-11）
沥青混合料的基本参数对其高低温性能的影响
收稿日期:2005204226 基金项目:国家西部交通建设科技项目(200131800019)作者简介:张宜洛(19662),男,河南偃师人,副教授,博士研究生. 第26卷 第4期2006年7月 长安大学学报(自然科学版) Journal of Chang πan University (Natural Science Edition ) Vol.26 No.4 J ul.2006 文章编号:167128879(2006)0420035205 沥青混合料的基本参数对其高低温性能的影响 张宜洛,郑南翔 (长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064) 摘 要:沥青混合料的结构和参数决定了沥青路面的路用性能。将沥青类型、级配、级配的4.75mm 、2.36mm 的通过率以及粉油比等作为沥青混合料的基本参数,从混合料的宏观特点出发,用试验的方法揭示各项基本参数对混合料高低温性能的影响及变化规律。结果表明:沥青的变化和结构的调整对其温度稳定性影响相当大;随着4.75mm 通过率和2.36mm 通过率的增大,沥青混合料的高低温性能趋差;粉油比应在不同类型中加以综合考虑。 关键词:道路工程;沥青混合料;基本参数;高温稳定性;低温抗裂性能中图分类号:U414.75 文献标识码:A Influence of basic parameters on high and low temperature performances of bituminous mixture ZHAN G Y i 2luo ,ZH EN G Nan 2xiang (Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education ,Chang ’an University ,Xi ’an 710064,Shaanxi ,China ) Abstract :The parameters and struct ure of bit uminous mixt ure determine t he performances of as 2p halt pavement.Taking t he types of asp halt ,t he grade of mixt ure ,t he 4.75mm passing percent 2age ,t he 2.35mm passing percentage ,and t he ratio of powder to oil as t he basic parameters ,a lot of test s are carried out to reveal t he influence of t ho se basic parameters on t he performances of as 2p halt pavement at low and high temperat ure.The result s show t hat t he types of asp halt and t he change of mixt ure st ruct ure have a great influence on t he performances of pavement.Wit h t he in 2crease of 4.75mm and 2.35mm passing percentage ,t he performances of bit uminous mixt ure will dicrease ;t he influence of t he ratio of powder to oil must be considered in different struct ure.1tab ,12figs ,6ref s. K ey w ords :road engineering ;bit umino us mixt ure ;basic parameters ;stability at high tempera 2t ure ;anti 2cracking ability at low temperat ure 0 引 言 沥青路面的路用性能是由沥青混合料内部的材料及其结构属性所决定的,由于某些因素的变化而 出现不同的路用性能表现形式,形成了不同的沥青 混合料类型[1]。为了解决实际工程中的应用问题,学者对沥青混合料的路用性能进行了大量的研究。例如,改变沥青性质而采用改性沥青,改变矿料级配
浅析沥青流变性及其影响因素
在高速公路建设如火如荼的今天，沥青路面里程与日俱增，沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质，尤其是在高温季节，加之行车荷载的作用，沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害，严重缩短高速公路的使用寿命。 2沥青及改性沥青的流变性 2.1沥青流变性 沥青具有强烈依赖温度的流变性能，其流变性受沥青各个组分（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）之间物理—化学相互作用的制约。饱和分主要由正构烷烃、异构烷烃和环烷烃组成，其平均相对分子质量在500～800之间，芳香分主要是一些带环烷和长链烷基的芳香烃，平均相对分子质量在800～1000之间，胶质也称极性芳烃，平均相对分子质量在1300～1800之间，沥青质是沥青胶体体系的核心，平均相对分子质量在数千到一万之间，是高度缩合的芳香烃。沥青中高分子量的成分比重越大，则流变性越差。 2.2 改性沥青流变性 SBS改性沥青是目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青，由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜，因此在道路改性沥青中占有很大的份额。但SBS 改性沥青在流变性质方面存在非常复杂的变化，其粘度和软化点的变化幅度较大，这种现象在其它改性沥青(如PE、EVA、SBR改性沥青)中很少见。对其中一些现象国外已有所报道，但并未作深入研究，由此导致了许多不同的观点，阻碍了对SBS改性沥青的深入研究和正确评价。改性沥青的流变性具有两个显著特点，一是变化复杂，二是影响因素众多。 (1)SBS改性沥青流变性质的复杂变化 SBS改性沥青的流变性质易受到各种因素的影响，如基质沥青、改性剂种类、改性剂掺量(为改性剂质量与沥青质量之比)、SBS的性质、改性沥青制作的混合时间、温度及存贮过程等，并且这些因素对改性沥青的软化点会产生20～30℃的影响，而这些因素对其它聚合物改性沥青软化点的影响则要小得多，基本在5℃以下，一般不超过10℃。通过试验发现，SBS改性沥青的软化点的复杂变化主要有以下现象：
沥青混合料的特性指标1
沥青混合料的特性 虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。 1．永久变形 永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因： 一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。路面软化产生的车辙见图9-7。 二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。沥青软化产生的车辙见图9-8。 沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。 当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。 对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。 密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一