试验温度对沥青混合料低温性能的影响分析
沥青混凝土冻断温度_概述说明以及解释
沥青混凝土冻断温度概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对沥青混凝土冻断温度进行概述、说明和解释。
沥青混凝土是一种常用的道路材料，而其在低温环境下存在冻胀裂缝的风险。
因此，了解和掌握冻断温度及其影响因素对于保障道路工程的质量和安全具有重要意义。
1.2 文章结构本篇文章共分为5个主要部分。
首先是引言，介绍论文围绕的主题以及文章的目的和结构。
接下来将侧重讨论沥青混凝土冻断温度的定义、测量方法以及影响因素；然后进一步探究冻断温度与沥青混凝土性能之间的关系，并分析考虑冻断温度在工程应用中的必要性；之后将研究沥青混凝土冻断温度变化规律及其控制方法；最后对整篇文章进行总结并展望未来关于沥青混凝土冻断温度研究领域的发展方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍并阐述沥青混凝土冻断温度的相关知识。
通过对冻断温度定义、测量方法以及影响因素等方面的探讨，揭示沥青混凝土性能与冻断温度之间的关系，并分析工程应用中考虑冻断温度的必要性。
此外，进一步研究沥青混凝土冻断温度变化规律及其控制方法，以期提供理论指导和技术支持，从而保障道路工程在低温环境下的安全可靠性。
文章结尾将总结目前对沥青混凝土冻断温度研究所取得的成果，并展望未来在该领域可以进一步开展的研究方向。
2. 沥青混凝土冻断温度的定义与测量方法2.1 冻断温度的定义沥青混凝土冻断温度指在低温环境下，当沥青混凝土由于季节性气候变化或其他原因而遭受冻结时，其强度开始迅速下降并最终产生破裂的温度。
它是评估沥青混凝土抗冻性能的重要指标之一。
2.2 冻断温度的测量方法为了准确测量沥青混凝土冻断温度，常用以下两种方法：首先是TMF(Thermal Mechanical Fatigue)试验法。
这种方法通过在低温条件下对制备好的试样进行加热和冷却循环来确定冻断温度。
具体步骤包括：将试样置于恒定载荷下，在低温环境中加热至高于冻点，并记录试样收缩、变形等参数。
随后，逐渐降低试样温度直至观察到裂纹形成并记录裂纹出现时所对应的温度。
再生沥青混合料的低温及中温抗裂性能分析
再生沥青混合料的低温及中温抗裂性能分析摘要：为研究废旧沥青路面材料（RAP）对热拌再生沥青混合料抗裂性能的影响，本文分别采用圆盘拉伸试验（DCT）和疲劳拉伸试验对再生沥青混合料的低温抗裂性及中温抗疲劳性能进行了试验研究。
首先，采用DCT试验对再生沥青混合料试件进行了断裂试验，并采用韧性指数（Toughness Index）对再生沥青混合料的低温抗裂性能进行评价；其次，采用拉伸试验对再生沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验，并通过简化的粘弹性连续损伤模型（S-VECD），确定了不同再生沥青混合料的损伤特征曲线（DCC），和基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系（GR-Nf），对不同再生沥青混合料的抗疲劳性能进行了研究。
综合两种试验结果表明，随着RAP含量的增加，沥青混合料的低温抗裂性能及中温抗疲劳性能均有不同程度的降低，在实际应用中应加以控制。
关键词：RAP；沥青混合料；低温开裂；圆盘拉伸试验；疲劳开裂；粘弹性连续损伤模型中图分类号：U416.217 文献标准码：A1引言再生沥青路面材料（RAP）是一种非常有价值的资源，早在上世纪30年代，国外就开始在路面建设中使用RAP材料，随着原油价格的增长及环保意识的增强，RAP材料的应用越来越普遍。
在新修建的沥青路面中掺加一定量的RAP材料，不仅可以节约沥青和集料用量，其经济价值显而易见。
但随着RAP的加入，沥青混合料的力学性能发生变化，影响沥青路面使用性能[1]。
沥青路面的低温开裂已成为困扰道路研究工作者的难题，无论是在北方冰冻地区，还是在南方寒冷地区，沥青路面出现低温开裂的现象相当普遍，且低温开裂在温度骤降或是温差较大的地区更为突出。
研究表明，仅仅对沥青结合料进行测试来表征沥青混合料的低温抗裂性能是不充分的。
近年来，基于能量的试验引起了较为广泛的关注，包括半圆拉伸试验（SCB）、Fenix试验和圆盘紧凑拉伸试验（DCT）等等[2]。
DCT试验最初是在ASTM E 399标准中使用，然后由Wagoner引入到沥青混合料中，在十几年的不断改进与应用中，逐渐成为评价沥青混合料低温性能最为流行的断裂试验方法。
沥青混凝土路面常见高低温病害影响及解决方法
沥青混凝土路面常见高低温病害影响及解决方法摘要：沥青混凝土路面在使用过程中其性能受温度变化的影响。
针对高温和低温病害道路工作者们提出了各种各样的处理手段，如使用改性沥青改变混合料级配等。
近年来随着其他基础科学的发展，不同学科之间的交叉合作开始变得密切，道路学者们提出了各种各样新型的路面温度病害处理方式如相变沥青路面、热反射路面和融冰雪道路等。
本文对目前沥青路面高低温病害处理方法进行了梳理总结，阐述了不同处理方式的优缺点，沥青路面的温度病害治理进行了展望关键字：沥青混凝土高温车辙低温开裂相变沥青混合料0 引言公路交通运输作为国家基础设施建设的重要一环，为我国经济发展提供了重要的支撑和保障。
根据交通运输部公布的2020年交通运输行业发展统计公报报道，截止2020年底我国公路总里程达到494.45万公里，高速公路总里程达16.1万公里，总体而言我国公路交通运输系统已经日趋完善，对国民经济起到重要的先导促进作用。
1 温度对路面的不利影响沥青混凝土路面因其表面平整、行车舒适、噪音低、维修养护方便等众多优点而得到广泛的应用，目前沥青路面在我国高等级路面中的占有率已达90%以上。
沥青作为一种温度敏感型材料其性能与温度密切相关，特别是在炎热的夏季黑色的沥青路面会不断吸收太阳辐射的能量，使路面温度持续升高，在部分炎热地区路面夏季温度会达到60~70℃，导致车辙、推移、拥包等病害的发生。
在冬季随着气温降低沥青路面也会遭受各种各样的病害如低温开裂冻胀翻浆等。
2 温度病害的传统解决方式在各种各样路面的高温病害中车辙是最为典型的，针对路面车辙病害国内外研究者进行了大量的研究，提出了各种各样的解决方案。
首先是根据弹性理论和长期的路面病害调查数据模拟预测出沥青路面的车辙，为解决车辙病害提供理论方向指导。
张登良、黄晓明等根据沥青路面弹性层状体系理论以及实测数据拟合等方法提出了车辙预估公式，初步形成了车辙预估的基础理论。
扬博通过有限元模拟分析论证了沥青路面的层厚、沥青层之间的模量比、沥青层间的接触条件都会对沥青路面的车辙产生影响。
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
标
T800要求值
50 (2.9031 log P25) (PI 20 PI
10)
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化单
性 注意事项：
能
当量软化点取决于沥青的针入度值，它的本质仍然是指
相
数。
关
提出当量软化点并不等于将环球法测定的软化点全盘否
指
定。
标
实测软化点在沥青生产和质量检验上仍然是重要而方便
关
确定高温粘度
指 标
逆流式毛细管法 赛波特粘度计法 RAV
乳化沥青和煤沥青
恩格拉粘度计法
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 60℃粘度
能
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况，
相
为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青
关
在此温度下有较高的粘度。
关
攻关专题的研究，提出了采用修正软化点代替实测的环球
指
法软化点，称为当量软化点。
标
当量软化点根据“等粘温度”原理提出，表达沥青粘度所
能承受的极限，大体相当于针入度达到800时的温度，遂
定义此温度为当量软化点，T800.
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 确定方法（一）
能
根据温度敏感性系数得到：
指
我国采用的试验方法为真空减压毛细管法。
标
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性
60℃粘度
能
理论公式的推导：
相
S pR4
关 指
D 8QL S r 2P P r
2rL 2L
沥青混合料低温性能评价指标
沥青混合料低温性能评价指标的研究摘要：我国沥青混合料低温抗裂性能的主要评价指标是低温弯曲试验的破坏弯拉应变和弯拉强度，但平行试验很可能出现破坏弯拉应变较接近而弯拉强度相差较大的矛盾结果。
本文基于低温弯曲试验，采用单位体积破坏能和弯曲系数来评价沥青混合料的低温性能，能避免使用单一指标破坏应变相差较大的情况，且能利用弯曲系数预测混合料抵抗低温的能力。
关键词：低温评价指标破坏能弯曲系数0引言目前，我国主要用低温弯曲试验评价沥青混合料的低温性能，在低温条件（-10℃）下对小梁施加跨中荷载直至断裂，得到荷载与跨中挠度关系曲线，以破坏弯拉应变作为评价指标，但采用单一评价指标很有可能出现平行试验中破坏弯拉应变较接近而弯拉强度相差较大的矛盾结果。
针对低温弯曲试验方法的不足，本文从能量的角度对沥青混合料进行了粘弹性分析，由低温弯曲试验得到的应力-应变曲线，回归出沥青混合料的单位体积破坏能，用破坏能和弯曲系数作为沥青混合料的低温抗裂性能评价指标。
1矿料级配本文采用ac-16型沥青混合料，沥青为壳牌70#，集料采用石灰岩，各筛孔的通过率见表1。
表1 ac-16各粒径通过筛孔百分率2基于低温弯曲试验的评价指标试件尺寸：40mm×40mm×250mm小梁，跨距200mm，单点跨中加载，试验在mts810闭环液伺服试验机上进行，加载速率为50mm/min。
由弯曲试验的荷载-跨中挠度曲线可以得到弯曲破坏荷载、破坏时的挠度，计算出试件的抗弯拉强度、梁底破坏弯拉应变以及破坏时的弯曲劲度模量，并确定小梁试件在破坏时的单位体积破坏能。
2.1单位体积破坏能不同沥青混合料具有不同的能量储存能力，称为破坏能。
沥青混合料试件达到破坏时所消耗的能量与其抗裂性能有较好的关联性，消耗的能量越大，抗裂性能就越好。
根据破坏能的定义，单位体积的破坏能可以表示为：（2-1），其中表示破坏能；εc为应力达到峰值时的应变。
因此，可根据应变能（wε）是否大于材料的破坏能（）来判断沥青混合料是否发生低温开裂。
沥青混合料低温小梁弯曲试验
沥青混合料低温小梁弯曲试验沥青混合料在使用过程中大多数存在于低温环境中，长期处于低温环境下可能会导致沥青混合料的疲劳断裂和裂缝扩展。
因此，开展沥青混合料的低温性能评价是十分必要的。
本文采用小梁弯曲试验方法，对沥青混合料在低温下的性能进行测试。
试验设计本试验主要是为了验证沥青混合料的低温性能，采用小梁弯曲试验法进行测试，测试仪器为底板式小梁弯曲试验仪。
试样的制备采用了JCJ113-2007《公路工程沥青混合料试验规程》标准的要求，试样形状为矩形，尺寸为100mm*10mm*10mm。
本次试验选取了4种不同类型的沥青混合料，分别为普通级沥青混合料、高粘度级沥青混合料、分级沥青混合料和高温稳定性沥青混合料。
对于每种沥青混合料，我们制备了8个试样作为测试样本，其中4个试样进行低温小梁弯曲试验，另外4个试样作为备用样本进行复验。
试验环境设置本次试验的低温环境温度为-18℃，采用的试验程序为：试样预处理24小时，置于-18℃环境中2小时，然后进行小梁弯曲试验。
试验结果根据试验结果，我们得出了以下结论：1.不同类型的沥青混合料在低温下的弯曲性能也不同，其中分级沥青混合料的弯曲性能最好，其次是高温稳定性沥青混合料、高粘度级沥青混合料和普通级沥青混合料。
3.低温下沥青混合料的弯曲性能指标受环境温度的影响较大。
在-18℃下测试，弯曲性能较好的沥青混合料在更低温度下可能会失去其优势。
4.同一种沥青混合料在低温下的弯曲性能指标也具有较强的随机性，不同样品的弯曲性能指标差异较大。
因此，需要多次复验才能得出较为准确的评价结果。
结论本文通过小梁弯曲试验研究了不同类型沥青混合料在低温环境下的性能，并得到了较为清晰的评价结果。
因此，建议在使用沥青混合料时，根据其所处的环境温度和要求的弯曲性能指标选择合适的沥青混合料。
同时，需要注意到低温下沥青混合料的随机性较大，需要多次复验才能得出较为准确的评价结果。
35 简述沥青混合料低温性能试验方法—— 收缩实验
、
④恒温后，将试件迅速，从水槽中取出，一手拔出收缩 仪千分表（位移计）测杆，一手将试件置于试件架的 左端紧靠测杆，里侧紧靠定位挡板，右手轻轻松开测 杆与测头接触，在无受力状态下读取千分表（或位移 剂）读数（ L0 ）作为收缩零点，准确至0.001mm。然后 迅速地将试件放回甲醇水溶液。从恒温水槽中取出试 件，至测出千分表读数的时间，不应超过5s。否则， L 应将试件放回水槽中保温10min左右后重测。 ⑤将试件放回水槽中原来位置，3个试件全部测量完后， 水槽开始降温，降温速率为5℃/h（或其它规定降温速 率），直至预定的终点温度-30℃，停止降温，并在此 条件下保温30min。重复④的测定，读取最终读数 L e ，准确至0.001mm。 ⑥为测定不同温度区间的收缩系数，可每降温10℃并恒 温30min后，按④测定各温度试件长度，再继续降温。
e
计算
降温区间的平均收缩应变及平均收缩系数按下两式计 算： L e − L 0 ε e = L 0
C
=
ε
e
∆ T
ε 式中： e ——平均收缩应变； L e ——-20℃时试件收缩后的长度（mm）； L0 ——+10℃时试件的原始长度（mm）； C ——沥青混合料的平均线收缩系数； ∆T ——温度区间，从起始温度（+10℃）至最终温 度（-20℃）的差，即30℃。
2、沥青混合料的低温收缩系数测定
国内外对沥青混合料收缩系数测定采用了不同的 测定方法。
测量变形的仪器的精度要高 试件框架对温度不敏感 做收缩试验的难点 试件支撑板面要光滑无摩阻力 降温速度的影响 来自（1）国外温缩系数测试方法
Osterkamp使用安装在可熔式石英玻璃腿 三角架上的LVDT和精密杠杆式膨胀仪。将试件置 于支撑金属板上，置于低温循环浴槽中，试件温 度由中心热敏电阻测定，从10℃初始温度起， 以7℃/h的速率降温至最终温度约-55℃，使试件 稳定与这一温度，然后以5℃/h的速率升温到初 始温度，并再使试件在这一温度平衡。如此作用 3~6个循环。（试件一般是从现场切割而制成的 梁，尺寸没有固定）
改性沥青混合料的低温性能试验
张波 周斌 （ 浙江浙交 有限 检测 公司）
１３ 加 入 ３ 、 ％ 、 ％ 、 ％的 聚 苯 乙烯 料粘 度 的测 定 。 ． ％ ５ ７ ９ 设定加入 ３ ％的聚苯乙烯料的改性沥青为 Ａ， 加入 ５ ％的聚苯 烯料 的改性沥 青为 Ｂ，加 入 ７ ％的聚苯 乙烯 料的改性沥青 为 Ｃ， ９
换算频率 ，ｒｄ Ｓ （ａ ・ ）
复数 柔 量 曲线
１ 加入 ３ ５ ７ ９ － ２ ％、 ％、 ％、 ％的聚苯 乙烯料耐撕裂能力的测定。 设定加入 ３ 的聚苯 乙烯 料的改性沥青 为 Ｂ ， ％ １ 加入 ５ ％的聚苯 试验结果分析 ：本试验研 究加入不 同量的聚苯 乙烯料后沥青混 得出以下结论 ： 乙烯 料的改性沥青为 Ｂ ， ２ 加入 ７ ％的聚苯 乙烯料的改性沥青 为 Ｂ ， 合料的低温性能 ， ３ ９ ％的聚苯 乙烯料的改性沥青为 Ｂ 。用同一个款式 的搅拌机将面积 ４ ①从 实验一结果可 以看 出，聚苯 乙烯料量为 ７ ％时对拉力 的抗 为 ５ ＊ ０ ５ ｃ 的 实 验 材 料 分 别 在 １ ｏ ０ 、 １ 。 一 ＯＣ、 性较低 。在低温环境下板的厚度变化较小 ，即沥青对拉 力的抗性较 Ｏ ５ ０ ｍ ０Ｃ、 ℃ 一 ０ｃ、 ２ ０ Ｏ ％的聚苯 乙烯料量抗撕裂 力最 ３ ℃搅拌 １个小时 ， Ｏ 测定被搅拌后 的 Ｂ 、 ２ Ｂ 、 ４的粉碎 系数 ， 强。② 实验二试验结果看出 １ ℃下 ３ １Ｂ 、 ３ Ｂ
一
在 。左右抗 撕裂能 力较 为稳定。 实验三结果表明聚苯 乙烯料 ③ 以此来测定不同温度下加入不同量的聚苯 乙烯 料的改性沥青的耐撕 强 ， Ｏｃ 裂能力。以下为不同温度下搅拌 １个４ Ｂ １ Ｂ 、 ３ Ｂ ￣，Ｂ 、 ２ Ｂ 、 ４的搅拌后 量越 多则沥青 的粘度越大。④试验所得结果基本验证 了理论上 的沥 Ｉ 青混合料低温性能。 的粉碎细数 ： ２ 实验二 ： 不同添加剂对沥青混合料低温性 能的影响 实验 目的 ： 加剂对改善沥青耐低温 的能 力起重要的作用 ， 添 研究 不同添加剂对改善沥青的性能影响。
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试验温度对沥青混合料低温性能的影响分析
摘要：通过不同温度的小梁弯曲试验评价基质沥青和改性沥青混合料的低温性能。
结果表明，改性沥青混合料对低温的敏感性要低于基质沥青混合料的，这对评价沥青混合料的低温性能有重要意义。
关键词：改性沥青；沥青混合料；低温性能
1概述
沥青混合料的低温抗裂性能就是指沥青路面在低温条件下抵抗因温度应力引起开裂的能力。
沥青混合料具有温度敏感性，随着温度的下降，沥青混合料的强度逐渐增加，变形能力慢慢降低，并表现出脆性破坏，导致裂缝出现。
温缩裂缝大大降低了路面的使用功能，缩短路面的使用年限，危害性较大，并且温缩裂缝在国内外的寒冷地区发生很普遍，是我国北方地区路面较为严重的病害之一。
材料组成设计
2.1原材料
本文采用壳牌90#基质沥青与SBS（3%掺量）改性壳牌90#沥青，其试验技术指标见表1、2。
级配设计及油石比确定
采用AC-13级配如表6和图1。
分别采用4.0%、4.4%、4.8%、5.2%、5.6%五个油石比成型马歇尔试件。
分别对成型的试件做稳定度、密度（水中重法）试验，并计算毛体积密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度，结果见表7。
3沥青混合料低温试验结果及分析
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，成型300mm ×300 mm ×50 mm 的车辙板，然后切割成40 mm ×40 mm ×250 mm 的棱柱体小梁，进行低温弯曲试验。
计算试件破坏时的最大弯拉应变，其结果见表9。
试验温度分别控制为- 20 ℃、- 15 ℃、- 10 ℃、- 5 ℃、0℃。
1、随着试验温度的增加混合料的破坏应变增大；
2、SBS改性沥青混合料的低温性能优于基质沥青混合料的；
3、试验温度降低1℃时，基质沥青混合料破坏应变降低幅度为4.6%，SBS改性沥青混合料破坏应变降低幅度为3.2%；
4、试验温度升高1℃时，基质沥青混合料破坏应变增加幅度为5.3%，SBS改性沥青混合料破坏应变降低幅度为3.5%；
综合分析可知：改性沥青混合料对低温的敏感性要小于基质沥青混合料的，因此，对于寒冷地区，使用改性沥青可以减少路面温缩裂缝的发生，延长路面的使用寿命。
结语
本文分析了试验温度对沥青混合料的低温性能的影响，由此可得出如下结论：
（1）SBS改性沥青混合料的低温性能优于基质沥青混合料的。
（2）试验温度增加，沥青混合料的低温破坏应变增大。
（3）SBS改性沥青混合料对低温的敏感性要低于基质沥青的，因此，建议在温度差变化比较频繁的地区选用改性沥青。
参考文献：
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