瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)實(shí)驗(yàn)

安忠云

(伊犁公路建筑材料實(shí)驗(yàn)室)

瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)實(shí)驗(yàn)

安忠云

(伊犁公路建筑材料實(shí)驗(yàn)室)

瀝青混合料在現(xiàn)在的工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是一些市政路橋方面。瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的研究能夠幫助我們對(duì)瀝青混合料的流變特性進(jìn)行具體的研究，因此得到了很多建設(shè)單位和路橋管理單位的密切關(guān)注。瀝青混合料是一種顆粒性的復(fù)合材料，在研究瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的試驗(yàn)中通過設(shè)置孔隙比、試驗(yàn)溫度和瀝青用量三個(gè)實(shí)驗(yàn)變量來進(jìn)行分析，從而確定瀝青產(chǎn)生的粘結(jié)力和骨料產(chǎn)生的內(nèi)摩阻角。下面就從瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的流變特性和具體的確定實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。

瀝青混合料;內(nèi)在參數(shù);流變特性;確定實(shí)驗(yàn)

1 瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的流變特性影響因素

1.1 孔隙比

1.2 試驗(yàn)溫度

孔隙比能夠反映出瀝青混合料結(jié)構(gòu)的松散程度，如果瀝青混合料沒有得到充分的壓實(shí)，則孔隙比越大，進(jìn)而整個(gè)瀝青混合料的結(jié)構(gòu)就會(huì)越松散?？紫侗韧瑫r(shí)也反映出了瀝青混合料中骨料的整體骨架效應(yīng)?？紫侗纫簿统蔀闉r青混合料內(nèi)在參數(shù)的流變特性影響因素。瀝青混合料中的孔隙比逐漸增大時(shí)，整個(gè)混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角都有了大幅度的減小，這樣就呈現(xiàn)出孔隙比和內(nèi)在參數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)瀝青混合料的孔隙比不斷增大，必然會(huì)導(dǎo)致整個(gè)瀝青混合料結(jié)構(gòu)的松散程度增加，進(jìn)而整個(gè)瀝青混合料的粘結(jié)力就會(huì)大幅度地減弱，同時(shí)骨料產(chǎn)生的內(nèi)摩阻角也會(huì)減小，進(jìn)而使得整個(gè)瀝青混合料顆粒之間的相互接觸和吸附效應(yīng)，影響了瀝青混合料的流變特性。

1.3 瀝青用量

在進(jìn)行瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)的溫度也成為了影響內(nèi)在參數(shù)流變特性的一個(gè)因素。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，隨著溫度的不斷升高，瀝青混合料的內(nèi)摩阻角迅速變大，但是，粘結(jié)力卻大幅地減小。主要原因就是，在溫度不斷升高的情況需啊，具有熱塑性的瀝青就會(huì)逐漸地變軟，在一定外力的作用下，瀝青混合料的骨料的表面棱角就能夠得到相應(yīng)的還原，混合料顆粒之間的媳婦和接觸效應(yīng)以及相互作用都得到了一定程度的加強(qiáng)，從而就使得內(nèi)摩阻角變大，但是粘結(jié)力隨著溫度的不按段升高而呈現(xiàn)出減小的情況。對(duì)瀝青混合料而言，這種流變特性是顯而易見的。瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)隨著溫度的改變而呈現(xiàn)出的變化規(guī)律就如上訴所言，溫度的升高會(huì)造成粘結(jié)力的減小和內(nèi)摩阻角的增大。

2 確定瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的實(shí)驗(yàn)

瀝青混合料中瀝青的用量對(duì)瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的流變特性也起到了一定的影響作用。瀝青的存在會(huì)產(chǎn)生一定的粘結(jié)力，實(shí)驗(yàn)表明瀝青用量的增加會(huì)使得整個(gè)瀝青混合料的瀝青粘結(jié)力和骨料的內(nèi)摩阻角減小，主要原因就是隨著瀝青用量的增加，整個(gè)瀝青混合料中的自由瀝青的濃度就會(huì)提高，這樣就使得瀝青的粘結(jié)力得到了一定程度的抑制，同時(shí)自由瀝青的存在還對(duì)顆粒之間的摩擦起到了一定的潤滑作用，就造成了瀝青混合料的內(nèi)摩阻角減小的情況。在瀝青混合料的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，合理地設(shè)置瀝青的用量，能夠降低對(duì)瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)流變特性的影響，進(jìn)而保證整個(gè)瀝青混合料的強(qiáng)度特性。

2.1 直剪試驗(yàn)

瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)可以通過直剪試驗(yàn)來確定，主要是對(duì)不同的正壓力水平下的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，然后在建立的坐標(biāo)系里繪制出庫倫直線，從而獲得瀝青混合料的瀝青粘結(jié)力和骨料內(nèi)摩阻角。瀝青混合料的直剪試驗(yàn)和土的直剪試驗(yàn)相似，取瀝青混合料的試樣放入到剪切盒里面，讓整個(gè)上盒處于固定的狀態(tài)，同時(shí)整個(gè)下盒能夠沿水平方向進(jìn)行移動(dòng)。首先對(duì)試樣施加垂直方向的壓力，然后對(duì)下盒施加水平方向的剪力，直至整個(gè)試樣被損壞。然后，重復(fù)這樣的操作5次左右，就能夠測(cè)定出瀝青混合樣的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，即粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角。相較于簡(jiǎn)單拉壓試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)而言，直剪試驗(yàn)更加的直觀，但是在操作上存在一定的困難，目前在瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的確定是嚴(yán)重很少用到這種方法，在今后的研究中還有待進(jìn)一步的探討和優(yōu)化。

2.2 三軸實(shí)驗(yàn)

2.3 簡(jiǎn)單拉壓實(shí)驗(yàn)

目前國內(nèi)外在確定瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)實(shí)驗(yàn)方面最為常用的就是三軸試驗(yàn)。這種試驗(yàn)的操作方法就是將瀝青混合料試樣置于一定的壓力環(huán)境下，然后沿著軸施加相應(yīng)的壓力，直到整個(gè)試樣被完全破壞。它是依據(jù)摩爾—庫倫強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)的，利用三軸向試樣進(jìn)行壓力的施加，從而測(cè)得試樣的抗壓強(qiáng)度。相對(duì)于其它兩種試驗(yàn)方法而言，三軸試驗(yàn)在應(yīng)用過程中能夠有效地控制試件的排水條件，同時(shí)整個(gè)試樣在剪切過程中的應(yīng)力狀態(tài)也很明顯，這樣就能夠較為直觀地看出整個(gè)瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的流變特性。但是，三軸試驗(yàn)的儀器設(shè)備很復(fù)雜，所需要耗費(fèi)的人力物力也很大，加上實(shí)際操作的難度也大，這樣就使得三軸試驗(yàn)在工程建設(shè)中的應(yīng)用受到了限制。隨著目前很多三軸儀的生產(chǎn)和改進(jìn)，為瀝青混合料進(jìn)行三軸試驗(yàn)提供了很大的幫助，在內(nèi)在參數(shù)的確定上有著積極的意義。

瀝青混合料的簡(jiǎn)單拉壓試驗(yàn)主要包括拉伸和壓縮兩個(gè)部分。壓縮部分基本上沒有什么技術(shù)難點(diǎn)，在一般的試驗(yàn)儀器就能夠進(jìn)行，且應(yīng)用較為廣泛，而拉伸試驗(yàn)在進(jìn)行時(shí)需要對(duì)兩個(gè)方面的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行克服。一個(gè)是試樣的偏心受拉問題，另一個(gè)是拉頭的技術(shù)處理問題。目前國內(nèi)的瀝青混合料拉壓試驗(yàn)在技術(shù)上已經(jīng)得到了很大的提高，這些技術(shù)難點(diǎn)也很好地克服了。在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，拉伸和壓縮環(huán)節(jié)都是假定整個(gè)瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)維持不變，這樣才能夠通過測(cè)得瀝青混合料的抗壓抗剪強(qiáng)度，利用相應(yīng)的計(jì)算公式來算出瀝青混合料的內(nèi)在參數(shù)。進(jìn)行簡(jiǎn)單拉壓試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)φ麄€(gè)瀝青混合料在兩種狀態(tài)下的內(nèi)在參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而更加全面地綜合瀝青混合料的強(qiáng)度特性。目前，簡(jiǎn)單拉壓試驗(yàn)是確定瀝青混合料內(nèi)在參數(shù)的主要試驗(yàn)方法，但是還需進(jìn)一步改進(jìn)。

［1］穆惠民，劉勇軍.我國新型石膏空心砌塊成型機(jī)械的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀［A］.2004國際墻體屋面材料技術(shù)交流暨第七屆生產(chǎn)裝備博覽會(huì)論文集［C］.2004.

［2］趙可，史炳中，盧永貴.瀝青混合料的力學(xué)特性與強(qiáng)度機(jī)理［A］.天津市市政(公路)工程研究院院慶五十五周年論文選集(1950～2005)下冊(cè)［C］.2005.

U416.1

C

1008-3383(2012)06-0050-01

2011-11-01

安忠云(1982-)，男，研究方向：瀝青，混泥土，水溫路面施工。