沥青高温稳定性
沥青混合料高温稳定性试验检测方法及其影响因素

沥青混合料高温稳定性试验检测方法及其影响因素[摘要]本文介绍沥青混合料车辙试验方法,分析沥青混合料高温稳定性的影响因素。
【关键词】沥青混合料;高温稳定性;车辙;动稳定度一、概述沥青混合料是一种典型的流变性材料,它的强度和变形量随着温度的升高而降低。
所以沥青混凝土路面在夏季高温时,在重交通荷载的重复作用下,由于交通的渠化,在轮迹带逐渐形成变形下凹、两侧鼓起的所谓“车辙”,这是高速公路沥青路面最常见的病害。
众多研究表明,动稳定度能较好地反映沥青路面在高温季节抵抗形成车辙的能力。
二、沥青混合料高温稳定性的检测方法检测沥青混合料高温稳定方法有很多,如:最常见马歇尔稳定度试验和三轴压缩试验。
由于三轴试验较为复杂,所以马歇尔稳定度被广泛采用,并且已成为国际通用的方法。
辽宁高速公路有着的多年经验,我省采用车辙动稳定度试验(以正式列入《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)来评价沥青混合料的抗车辙能力。
1、原理沥青混合料的车辙试验是试件在规定温度及荷载条件下,测定试验轮往返行走所形成的车辙变形速率,以每产生1mm变行的行走次数即用动稳定度表示。
2、试件成型车辙试件采用轮碾法制成,尺寸为300mm*300mm*50-100mm。
(厚度根据需要确定)。
也可以从路面切割得到需要尺寸的试件。
碾压轮为与钢筒式压路机相似的圆弧形碾压轮,轮宽300mm,压实线荷载为300N/cm,碾压行程为试件宽度即300mm,经碾压后的试件的密度应为马歇尔试验标准击实密度的100±1%。
3、沥青混合料车辙试验方法将试件连同试模一起,置于已达到试验温度60℃±1℃的恒温室中,保温不少于5h,也不得超过12h。
之后,将试件连同试模移置于车辙试验机的试验台上,试验轮在试件的中央部位,其行走方向必须与试件碾压方向或行车方向一致。
启动试验机,使试验轮往返行走,时间1h,记录仪自动记录变形曲线及时间温度。
DS={(t2-t1)*N/(d2-d1)}*C1*C2式中:DS--沥青混合料的动稳定度(次/mm)d1—对应于时间t1(一般为45min)的变形量(mm);d2—对应于时间t2(一般为60min)的变形量(mm);C1--试验机类型修正系数,曲柄连杆驱动加载轮往返运行走方式为1.0;C2--试件系数,试验室制备的宽300mm的试件为1.0;N—试验轮往返碾压速度,通常为42次/min。
2 沥青路面的稳定性与耐久性资料

特点:是一种比较完善的方法,可以较为详尽地分析 沥青混合料组成与力学性质之间的关系,同时由于它的受 力状态与沥青混合料在路面中受力状态比较接近,结果与 使用情况具有较好的相关性。但试验仪器和操作方法较为 复杂。
(4)蠕变试验方法
--以作用应力和累积变形量的比值(蠕变模量)来 定义其稳定性
吸收较多的沥青,使集料间起粘结作用的沥青减少,降低 混合料的低温变形能力。
(3)空隙率 越小越好。
2)环境因素 (1)气温。越低越易开裂。 (2)降温速度。 (3)路面老化程度。
3)路面结构尺寸
特点:可以判别混合料的稳定性指导材料的组成设计; 可以预估车辙量,为路面设计提供依据。
(5)轮辙试验
--模拟车轮荷载在路面上行驶而形成车辙的构成试 验方法。包括小型室内轮辙试验,大型环道或直道试验。 以动稳定度表示抗变形能力。
特点:试验原理直观,结果与实际的车辙之间有良好 的相关性。
二.沥青路面的低温抗裂性
沥青路面的稳定性及耐久性
一.沥青路面的高温稳定性
沥青混合料高温稳定性--指混合料在荷载作用下 抵抗永久变形的能力。
车辙--路面结构及土基在行车荷载作用下的补充 压实,以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。
1.主要病害 车辙、推移、拥包、泛油等病害
车辙 泛油
推移 拥包
2.沥青混合料的高温稳定性的影响因素 (1)集料级配 连续级配中粗级配混合料具有较好的稳定性;细级配
因素变化 表面粗糙度增大
接近正方体 颗粒的最大粒径增大、或 mm以上碎石含量增加
增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加
车辙深度 减小 减小 减小
沥青路面的温度稳定性与改善措施

沥青路面的温度稳定性与改善措施摘要:沥青路面在我国的公路道路中,无论在用途上,还是在数量上都占有极其重要的地位,所以对沥青及其混合料的进一步研究,以修筑性能优良的沥青路面越来越受到研究者的重视,如何提高沥青路面的使用性能已成为道路工作者的重要课题。
本文从沥青混合料的温度性能等方面阐述了沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性,及其病害和改善措施。
关键词:沥青路面高温稳定性低温抗裂性改善措施1 前言沥青是高分子碳氢化合物及其非金属(氧、氮、硫等)衍生物组成的及其复杂的混合物,在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液态状态。
沥青混合料是用具有一定黏度和适当用量的沥青材料与一定级配的矿物集料,经过充分拌合形成的混合物。
将这种混合物加以摊铺、碾压成型,即成为各种类型的沥青路面。
沥青混合料作为沥青路面材料,在使用过程中要承受行使车辆荷载的反复作用,以及环境因素的长期影响。
所以沥青混合料在具备一定的承受能力的同时,还必须具备良好的抵抗自然因素作用的耐久性。
也就是说,要能表现出足够的高温环境下的稳定性、低温状况下的抗裂性、良好的水稳定性、持久的抗老化性和利于安全的抗滑性等特点,以保证沥青路面良好的服务功能。
2 沥青混合料高温稳定性沥青混合料有高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等技术特性,其中高温稳定性和低温抗裂性是影响沥青路面的主要因素。
沥青混合料高温稳定性,是指沥青混合料在夏季高温(通常为路表温度60℃)条件下,经荷载车辆长期重复作用后,不产生车辙、推移、波浪、拥包、泛油等病害的性能。
2.1 高温稳定性病害及原因2.1.1 推移、拥包推移、拥包主要是由于沥青混合料路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的。
导致此类沥青混合料抗剪强度不足的内在原因主要有:混合料用油量过大,细集料或填料过多,沥青标号选择不合适,在沥青混合料铺筑之前表面平整度差,上下层间光滑接触,无层间黏结力等,实际的原因则是其中一种或数种原因的共同作用。
沥青混合料高温稳定性的影响因素

第二部分
影响因素
2、沥青性质的影响 在沥青性质中,影响沥青混合料高温稳定性的主要指 标有:针入度、针入度指数、粘度、软化点、蜡含量等。 针入度愈大,结合料的粘结力愈小,沥青混合料的抗 车辙能力越差。但25℃的针入度与沥青混合料的抗车辙性 能相关性较小,需要与其它指标配合使用才能说明沥青结 合料的高温性能。 针入度指数描述了沥青粘度随温度变化的幅度,是沥 青使用性能的核心指标,温度敏感性越低,形成的沥青混 合料相应具有更好的高温稳定性能,增加沥青针入度指数 PI值可有效地提高沥青混合料的抗变形能力, 沥青的软化点是沥青混合料高温稳定性的重要指标, 软化点高意味着沥青的等粘温度高,混合料高温稳定性好。 有研究表明,沥青软化点与车辙试验
第二部分
影响因素
各种因素的关系得出了一系列结论,其中一个结论为:对 于19厘米厚的沥青面层,在6.3至7.6cm处,车辙变形发展 到最大值,占了全部变形的80%,再往深处发展,各层位 的车辙变形急剧减小,12.7cm以下,沥青层的变形只占5%, 这一结论是建立在美国82KN标准轴载基础上的,对于我国 100KN的标准轴载和超载严重的情况,影响深度会大得多。 (3)在对我国沥青路面使用状况的调查中,也发现两条沥 青层最厚且未使用改性沥青的京津塘高速公路(沥青层厚 20-25cm)和广深珠高速公路(沥青层厚大于30cm),车辙情 况并不严重,而与广深珠高速公路相接的广佛高速公路, 气候与交通量基本一致,只是沥青层厚度要小一些,却产 生了较大的车辙。
沥青混合料的高温稳定性的影响因素
试 讲 人: 王清
第一部分
概述
第一部分 概 述
由于交通量的增长、轴载增加、超载严重、车辆渠化 交通、近年来持续高温天气等因素的综合影响,车辙已经 成为沥青路面早期破坏中最严重的破坏形式,根据国外统 计资料,在需要维修的沥青路面中,有80%以上都是由车 辙变形引起的。为了延长路面的使用寿命,本节主要研究 产生沥青路面车辙的影响因素,从而有针对性的预防或减 少车辙的产生,已成为最引人关注的问题。 车辙是指沿道路纵向在车辆集中通过位臵处路面产生 的带状凹槽。车辙造成路表产生过量的变形,影响路面的 平整度;轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面的整 体强度,从而易于诱发其它病害;雨天路表排水不畅,降 低了路面的抗滑能力,导致驾驶换向困难,甚至会由于车 辙内的积水而导致车辆飘滑;北方冬季出现负温时,由于 辙槽内积水结冰,使路面的抗滑能力大幅度降低,容易发 生交通事故。
沥青混合料高温稳定性的影响因素

沥青混合料的高温稳定性的影响因素试讲人: 王清第一部分概述第一部分概述由于交通量的增长、轴载增加、超载严重、车辆渠化交通、近年来持续高温天气等因素的综合影响,车辙已经成为沥青路面早期破坏中最严重的破坏形式,根据国外统计资料,在需要维修的沥青路面中,有80以上都是由车辙变形引起的。
为了延长路面的使用寿命,本节主要研究产生沥青路面车辙的影响因素,从而有针对性的预防或减少车辙的产生,已成为最引人关注的问题。
车辙是指沿道路纵向在车辆集中通过位置处路面产生的带状凹槽。
车辙造成路表产生过量的变形,影响路面的平整度轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面的整体强度,从而易于诱发其它病害雨天路表排水不畅,降低了路面的抗滑能力,导致驾驶换向困难,甚至会由于车辙内的积水而导致车辆飘滑北方冬季出现负温时,由于辙槽内积水结冰,使路面的抗滑能力大幅度降低,容易发生交通事故。
第一部分概述高速雨后的辙槽高速车辙严重路段第二部分影响因素第二部分影响因素影响沥青路面车辙产生的原因很多,归结起来可分为内因、外因及其它因素3大类。
内因主要反映在材料本身的质量上,如沥青类型、沥青用量、集料的性质、混合料类型、空隙率等而外因则主要包括气候条件和交通条件其它因素则是指路面基层和路面结构组成及其施工质量对路面车辙的影响。
当内因、外因及其它因素结合在一起时就会对沥青路面车辙的形成产生综合影响。
一、材料1、级配类型的影响矿料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度,对路面的抗剪强度影响很大。
有研究表明,沥青混合料的高温抗车辙能力有60依赖于级配的嵌挤作用,沥青结合料粘结性能只能有40的贡献。
据SHRP的研究,在通常情况下,合理的密级配混合料的高温稳定性要优于间断级配混合料SMA例外。
第二部分影响因素形成骨架结构的级配受温度变化影响较小,有较好的抗车辙能力,而悬浮型结构抗车辙能力较差。
东南大学的陈旭庆认为,当粗集料的含量在68-72时,所形成的沥青混合料属于骨架密实型,粗集料的含量72以上时,形成的沥青混合料属于骨架空隙型,粗集料的含量小于68时,沥青混合料的结构属于悬浮密实型集料的粒径对沥青混合料的高温稳定性有相当的影响,传统的想法认为,集料越粗对抗车辙越有利,但车辙试验表明,在最佳沥青含量时,中粒式沥青混凝土车辙最小,细粒式次之,粗粒式车辙最大,由此可见,单纯增大矿料粒径不一定能改善混合料高温稳定性。
沥青混合料高温稳定性试验检测方法及其影响因素

一
1 6 0  ̄ C 。 需要强调的是 : 碾 压温度一定要保证, 如果碾压 温度低, 就是碾 压 次数再多, 试件的亮 度也不能达到要求, 造成试验结果与实际情况不符。 三 沥青 混 合料 高温 稳 定性 的 影 响 因素 沥青 混合 料是 由沥青 结合料 粘结矿 料组 成的 , 其 高温稳定 性的 形 成 机理 来源于矿 料之 间的嵌 挤力与粘聚力的原材 料、 矿料 级配 、 沥 青用 量 以及施 工质量成为影 响沥青混 合料高温稳定性 的主要 因素 。 1 、 材料 沥 青混合料 由沥青、 集料 以及矿粉混 合组成 , 这些材料 的物理 力学 直接 影响沥 青混合料 的高温稳定性 。 ( 1 ) 集料 。 集料包 括粗集料和 细集料。 不论是 粗集料 还是细 集料, 其表状况 和化学成分对沥 青混合料 的高温稳定性有很大 的影响 。 通常, 表面 破碎、 坚硬、 纹理粗糙 、 多棱角、 颗粒接 近立方体 的碱性集 料, 其相 应 的沥 青混 合料 的高温稳 定性 就 比较 好。 细集 料 中机 制砂 大大 增加 了 混合 料的流动性 , 使整体 混合料 表面粗糙 、 有 较好棱 角的集 料组成 的混 合具 有较 大的嵌 挤力和内摩阻力。 ’( 2 ) 沥 青。 沥 青本 身 的性 质对 沥 青 混 合料 高温 稳定 性 的影 响很 大。 通 常沥青 的6 0 X 2 粘度 越高、 软化点越 高, 相 应的沥 青混 合料 的高温 抗车 辙能 力就 越 强。 我们结合沈 阳绕城高速公路 改扩建工程L A c 一 2 5 型 沥 青混合 料与L A C - 2 0 型沥 青混 合料车 辙试 验 , 采 用辽河 油田AH - 7 0 沥 青S F I S B S 掺 量为5 %的改性 沥青 混合料 做车 辙试 验 , 试 验结 果为1 8 5 0 次/ a m、 r 3 3 4 0 次/ am。 r 试验 结果 表 明, 使用改性 沥 青与普 通沥 青 能大 大担 高沥 青混 合料 的 抗车 辙能 力。 我们 经大量 的试 验 发现 : 改 性沥 青 ( S B S 掺量 为5 %、 基质沥 青为辽河 油田AH一 7 0 ) 比普 通沥 青 ( 辽 河油 田 A H一 7 0 ) 的软化点提 高 了3 0 ℃左右 , 而6 0 " C 粘度是 普通沥 青的 3 0 倍。 因 此, 使用改性 剂掺 量适宜 的改性沥 青能够提 高沥 青与石 料 的粘附性 , 增 加沥 青与矿料之 间的粘 聚力, 从而提高稳 定 性 的检 测 方法
沥青混合料知识点

1.高温稳定性:在高温条件下,抵抗车辆荷载反复作用,不发生显著永久变形,保持平整度的特性。
高温稳定性的影响因素:沥青混合料类型的影响(高温稳定性形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用);材料(选取优质材料,合适的沥青用量,适当的级配设计。
适当减少沥青用量,加大压实度,使混合料充分嵌挤,又没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性的重要措施);气候;荷载;评价高温稳定性的试验:马歇尔稳定度试验(马歇尔稳定度和流值)和车辙试验(动稳定度)2.低温抗裂性:低温下产生体积收缩,边界约束在其内部产生温度应力,沥青混合料抵抗这种应力而不破坏的特性。
温度应力超过容许应力时会发生开裂;影响低温性能因素:沥青黏度和沥青温度敏感性,低温弯拉试验的破坏应变指标加以评价。
3.耐久性:使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。
4.抗滑性:路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面等因素有关;抗滑性的主要因素:矿物组成、化学成分及风化程度、加工方法所决定的矿料自身表面结构;矿料级配所确定的路面构造深度;沥青用量及含蜡量。
4.施工和易性:混合料在拌和、摊铺与碾压过程中集料颗粒保持分布均匀、表面被沥青膜完整的包裹,并能被压实到规定密度的性质。
施工和易性的因素:组成材料的矿料级配、粗细集料之间比例、沥青与矿粉之间比例、矿料与沥青之间比例和施工条件(温度、拌和时间、拌和设备等)5.水稳定性的因素:集料的化学组成、沥青混合料的压实空隙率或混合料类型、沥青用量和沥青膜厚度、沥青品质水稳定性测试方法:粘附性试验(黏附性等级)、浸水马歇尔试验(残留稳定度)、冻融劈裂试验(冻融劈裂强度比)5.气候分区指标:高温、低温、雨量6.蠕变:在恒定荷载下随时间而增加的应变7.合成级配:几种矿质集料按照一定的比例配合得到的沥青混合料的级配情况8.沥青马蹄脂碎石或SMA混合料:一种粗集料多、矿粉多、沥青用量多,而细集料少,并掺加少量纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂混合料。
沥青材料的高温性能

沥青材料的高温性能—软化点及当量软化点摘要车辙变形是当前沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定不足的路面,反映在夏季高温季节中出现车辙、推拥的永久性变形,不仅影响行车舒适性,而且对交通安全造成威胁。
因此在沥青标准中无一例外的都列入了反映沥青高温使用条件的性能指标:软化点。
而当量软化点是为了排除蜡的影响提出的评价沥青混合料的高温性能的重要指标。
本文主要介绍了软化点及当量软化点的工程意义、工程应用及其影响因素、测试方法及设备。
关键词:软化点;当量软化点;沥青;高温性能1.绪论在我国大部分地区,夏季的最高气温能达到35-40ºC以上,沥青路面的最高温度达到60-65 ºC以上,再加上高温持续的时间长,致使沥青路面的重交通作用下迅速变形破坏。
沥青作为粘弹性材料,在如此持续高温的条件下,沥青性能由弹性体向塑性体转化,劲度模量大幅度降低,抗变形能力急剧下降,因此高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能,车辙变形仍然是沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定性不足的路面,反映在夏季高温季节出现车辙、推拥等永久性变形,不仅影响行车舒适性,而且对交通安全造成威胁。
据工业发达国家的资料,在许多国家,高速公路路面的维护、罩面的原因中,车辙的比率高达80%以上,可见问题的严重性。
沥青路面的车辙变形、拥包等实际上是一种混合料各种成分位置的变化过程,这时沥青的粘度较低,粘结集料抵抗变形的能力有限。
而沥青混合料的高温稳定性能,实际上是抵抗车辙反复压缩变形及侧向流动的能力,它首先取决于矿料骨架,尤其是粗集料的相互嵌挤作用,同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用,因而两者都是十分重要的。
在通常情况下,矿料级配的贡献率占到60%,沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。
尤其是对许多密实型的密级配沥青混凝土来说,粗集料是呈悬浮型结构状态,相互嵌挤作用相当有限,沥青结合料具有较高的高温劲度就起到更为重要的作用。
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第八章沥青路面的高温稳定性§ 8.1 概述沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的影响,同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大,因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务,必须要求沥青路面具有一定的稳定性和耐久性。
其中稳定性包括高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。
由于沥青路面的强度与刚度(模量)随温度升高而显著下降,为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下,不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害,沥青路面应具有良好的高温稳定性。
表8-1和表8-2为强度、刚度与温度间关系两例:不足的问题,一般出现在高温、低加荷速率以及抗剪切能力不足时,也即沥青路面的劲度较低情况下。
其常见的损坏形式主要有:1)推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的,它大量发生在表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。
2)车辙。
对于渠化交通的沥青混凝土路面来说,高温稳定性主要表现为车辙。
随着交通量不断增长以及车辆行驶的渠化,沥青路面在行车荷载的反复作用下,会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙,车辙致使路表过量的变形,影响了路面的平整度;轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面结构的整体强度,从而易于诱发其它病害;雨天路表排水不畅,降低了路面的抗滑能力,甚至会由于车辙内积水而导致车辆飘滑,影响了高速行车的安全;车辆在超车或更换车道时方向失控,影响了车辆操纵的稳定性。
可见由于车辙的产生,严重影响了路面的使用寿命和服务质量。
3)泛油是由于交通荷载作用使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小,最终将沥青挤压到道路表面的现象。
如果沥青含量太高或者空隙率太小这种情况会加剧。
沥青移向道路表面令路面光滑,溜光的路面在潮湿气候时抗滑能力很差。
沥青路面在高温时最容易发生泛油,因此限制沥青的软化点和它在60℃时的粘度可减少泛油情况的发生。
总之,车辙问题是沥青路面高温稳定性良好与否的集中体现,《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)规定“对于高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时,应进行车辙试验,以检验沥青混凝土的高温稳定性。
”因此,本章将对沥青路面的车辙作详细地阐述。
§ 8.2 沥青路面车辙形成与标准§ 8.2.1 车辙形成机理车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的累积。
这种变形主要发生在高温季节。
在渠化交通的重交通道路上,当沥青路面采用半刚性基层时,车辙主要发生在沥青面层,其它各层的变形仅占很小部分。
根据车辙形成原因不同,可将其分为三大类型。
1)失稳型车辙这类车辙是目前研究的主要对象。
它是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下,其内部材料的流动产生横向位移而产生。
通常发生在轮迹处。
当沥青混合料的高温稳定性不足时,在外力的作用下就会产生这种车辙。
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。
这种变形主要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因素作用下持续不断地损失形成,尤其是汽车使用了防滑链和突钉轮胎后,这种车辙更容易发生。
三种类型车辙中以失稳型车辙最严重,其次为磨耗车辙。
由于大多数沥青路面均采用半刚性材料的基层,结构型车辙产生较少,故一般情况下所指的车辙是失稳型车辙。
纵观车辙形成过程可简单地分为三个阶段:1)开始阶段的压密过程沥青混合料在被碾压成型前是由骨料、沥青及空气组成的松散混合物,经碾压后,高温下处于半流动状态的沥青及沥青与矿粉组成的胶浆被挤进矿料间隙中,同时骨料被强力排列成具有一定骨架的结构。
碾压完毕交付使用后,当汽车荷载作用时,此密实过程还会有进一步发展。
2)沥青混合料的流动高温下的沥青混合料处于以粘结为主的半固体,在轮胎荷载作用下,沥青及沥青胶浆便产生流动,从而使混合料的网络骨架结构失稳。
这部分半固态物质除部分填充混合料空隙外,还将随沥青混合料自由流动,从而使路面受载处被压缩而变形。
3)矿质骨料的重排及矿质骨架的破坏高温下处于半固态的沥青混合料,由于沥青及胶浆在荷载作用下首先流动,混合料中粗、细骨料组成的骨架逐渐成为荷载直接作用下会沿矿料间接触面滑动,促使沥青及胶浆向富集区流动,以致流向混合料自由面,特别是当个骨料间沥青及胶浆过多时,这一过程会更加明显。
由此可见,车辙形成的最初原因是压密及沥青高温下的流动,最后导致骨架的失稳,从本质上讲就是沥青混合料的结构特征发生了变化。
§ 8.2.2车辙影响因素影响沥青路面车辙的因素主要有集料、混合料、混合料类型、荷载、环境等,现分述如下;(1)沥青性质的影响在理论上,产生变形会贯穿整个路面结构,实际上沥青混合料的热传导性很低,大部分是属于磨耗层的塑性变形,这可在动态或静止的交通荷载情况下发生,尤其是由于刹车、起动加速或车辆转弯而产生了剪切应力。
影响塑性变形的首要因素是沥青混合料的成分,但是对已知混合料成分的性能将在于沥青的粘度。
塑性变形在高温使用下最大,60℃可以视为现场的最高允许温度,在这温度重复的短暂载荷所累积的效果有赖于沥青的粘度。
1976年英国经历了漫长的夏季高温,热拌沥青混凝士道路磨耗层在这段期间造成的车辙估计是正常夏季的2—4倍。
沥青针入度指数PI值的重要性已由英国康布鲁克(Colnbrook)公路支线上所进行的严格而全面性的路段试验予以证实。
被试验热拌道路磨耗层路段的混合料使用了不同流变性能的沥青。
图8-1显示了8年后在道路上形成的车辙深度与沥青PI 值的关系,使用较高PI 值的沥青显著有其优越性。
数个实验室的研究显示利用单轴无侧限蠕变压缩试验可以预测车辙所发生的变形。
沥青混合料劲度(S mix )对沥青劲度(S bit )的蠕变曲线可以用作比较不同的混合料,如果温度和载荷条件相同,还可以预测相应的变形情况。
标准的热拌沥青混凝士磨耗层蠕变曲线的形状在大部分范围内近似于一条斜率为0.25的直线,则:()25.0bitmix S K S =已知两种不同的混合料的S bit 比值,则:S mix 的比值=(S bit 的比值)0.25如果沥青混合料用于相似的道路结构及具同等的交通量,则:mixS K1=变形已知两种混合料的S mix 比值,那么:变形的比值=mixS 1的比值利用上述相互关系便可以比较出沥青针入度以及PI 值变化的影响。
以上述为计算基础把50号针入沥青的变形作为一个数据单位,如果在同样温度和同等载荷的情况下,30号针入沥青的变形该是0.75单位。
这也假设在载荷情况该有同样的粘度和劲度。
相反地,如用100号针入沥青,变形将成为1.5单位,显然用较硬的沥青略可改善它的抗变形能力。
图8-1 沥青针入度指数与车辙之间的关系增加沥青针入度指数PI 值可有效地提高变形抵抗能力。
例如某针入度为40和PI 值为-0.5的沥青在40℃时的粘度为4×104Pa .s ,而另一个相同针入度的沥青若PI 值为+0.2的话,在40℃时粘度将变成6×105Pa .S 。
使这沥青的粘度的相对比值增加15倍而这两种沥青的劲度也有所而不同。
如此运用上述0.25乘方公式,沥青混合料劲度将增加到2。
也就是说,用针入指数十2.0的沥青制造的混合料比一般的沥青混合料的变形少一半。
图8-2显示了上述理论关系还绘出了相对变形与针入指数的关系。
也清楚地看出这理论关系与实验室模拟车辙试验以及全面的道路试验结果相吻合。
的话,在40℃时粘度将变成6×105Pa.S。
使这沥青的粘度的相对比值增加15倍而这两种沥青的劲度也有所而不同。
如此运用上述0.25乘方公式,沥青混合料劲度将增加到2。
也就是说,用针入指数十2.0的沥青制造的混合料比一般的沥青混合料的变形少一半。
图8-2显示了上述理论关系还绘出了相对变形与针入指数的关系。
也清楚地看出这理论关系与实验室模拟车辙试验以及全面的道路试验结果相吻合。
图8-2针入度指数与变形率之间的关系沥青性质与马歇尔试验及车辙试验的相互关系表明,沥青针入度与马歇尔稳定度的相关性很差,而软化点与马歇尔稳定度及车辙试验的变形之间的相关系却很良好(见图8-7a、8-7b、8-7c)。
软化点每增加5℃,马歇尔稳定度便会增加1.3KN以上,车辙试验速率则减近半。
图8-7a 图8-7b图8-7c使用耐热沥青是提高沥青混合料耐热性和抗剪切变形能力的最重要的因素之一。
耐热沥青这种优良特性,其粘度和内聚力在路面使用温度范围内变化很小。
为使沥青混合料冬季不会太脆,沥青就不应太稠。
同时为了使沥青混合料具有必要的耐高温变形能力,沥青同时应具有较高的软化点。
因此为了保证沥青混合料必要的抗裂性和耐热性,必须使沥青在较大针入度情况下具有较高的软化点。
近年来,许多国家在沥青中加入聚合物质和橡胶粉,以改善沥青在使用温度范围内的结构力学性质,提高抗变形能力。
根据气候状况、交通量大小、沥青混合料的种类及其使用的矿质材料的特性等,正确地选用沥青是获得夏季能抗剪切变形、冬季能抗裂的那种沥青混合料的重要条件。
2)矿质材料性质的影响矿质材料的性质对沥青混合料耐热性的影响,主要是从它与沥青的相互作用表现出来,能够与沥青起化学吸附作用的矿质材料,能够提高沥青混合料的抗变形能力。
例如,石灰岩材料颗粒表面,起化学吸附相互作用的薄层沥青的内聚力,大大超过了花岗岩颗粒表面上沥青的内聚力。
而随沥青内聚力的增大,沥青混合料的强度和抗变形能力也就提高。
在矿质混合料中,对沥青混合料耐热性影响最大的是矿粉。
因为矿粉具有最广大的表面,特别是活化矿粉,影响更为明显。
用石灰岩轧磨的矿粉配制的沥青混合料具有较高的耐热性,而含有石英岩矿粉的沥青混合料耐热性较低。
活化矿粉对提高沥青混合料的抗剪切能力起特殊作用。
由于活化的结果,改变了矿粉与沥青相互作用条件,改善了吸附层中沥青的性能,从本质上改善了沥青混合料的结构力学性质。
活化矿粉与沥青相互作用形成两个特点:形成了较强的结构沥青膜,大大提高了沥青的粘聚力;降低沥青混合料的部分空隙率,因而降低了自由沥青的含量,这对沥青混合料抗剪切能力有很大的提高。
3)沥青混合料塑性的影响沥青混合料产生塑性变形的能力称为塑性。
沥青混合料的塑性对路面抗剪强度有很大的影响:塑性越大,抗剪强度就越低,高温下抗变形的能力就越小。
塑性取决于沥青混合料的种类和级配,以及沥青混合料中沥青与矿粉的比例。
在一般情况下,细骨料的沥青混合料比粗骨料的塑性大,碎石数量少的沥青混合料比碎石多的塑性大;混合料中自由沥青越多,塑性越大;空隙率小的混合料比空隙大的高温塑性要大。
沥青混合料的塑性可用塑性系数表示。
H 。
H 伊万诺夫建议,用试件在不同形变速度下产生的强度比值来表征沥青混合料的塑性。