瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性研究

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶市 400074）

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性研究

楊 軍

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶市 400074）

瀝青混合料是一種流變性材料，溫度穩(wěn)定性對其使用性能非常重要，本文主要分析影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的因素，為瀝青路面設(shè)計和施工提供參考，以便于設(shè)計出滿足要求的路面。

瀝青混合料；高溫穩(wěn)定性；路面性能；影響因素；車轍

1 概述

瀝青路面是一種受溫度影響較大的路面，車轍是瀝青路面常見的災(zāi)害之一，嚴(yán)重影響了瀝青路面的使用性能和使用壽命。他的強(qiáng)度的變形量隨著溫度的升高而降低，因此，在高溫地區(qū)由于渠化交通的作用，在重交通荷載作用下極易產(chǎn)生車轍，造成路面破壞。本文主要對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析，從內(nèi)因和外因兩方面對其進(jìn)行研究，找到合適的方法來提升瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，防止車轍等路面災(zāi)害的發(fā)生，提高路面性能。

2 瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性影響因素

瀝青材料的性質(zhì)

瀝青本身的性質(zhì)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有很大的影響，瀝青的標(biāo)號能直接影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，瀝青的高溫粘度越大、勁度越高、與石料的粘附性越好, 則高溫穩(wěn)定性越強(qiáng)。另一方面，瀝青是使用量也能對混合料的高溫穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。如果瀝青使用量過多，使骨料成懸浮狀態(tài)，在高溫和車輛荷載的共同作用下，瀝青產(chǎn)生流動，最總則會發(fā)生塑性變形，影響路面性能。當(dāng)然，我們也可以在其中加入改性劑來改善混合料的高溫穩(wěn)定性。同時瀝青含量過低的混合料抗車轍能力比瀝青含量適宜的混合料差，有研究學(xué)者認(rèn)為用馬歇爾方法確定的最佳瀝青用量比用于控制車轍的最佳瀝青用量高0.4 %左右 。

集料影響

集料對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性影響極為顯著，對于高速公路，一級公路以及一些重要路段，我們對集料的要求極為顯著，應(yīng)采用質(zhì)地堅硬、安定性好、表面足夠粗糙、破碎、集料顆粒接近立方體形狀。要使骨料之間成為一個相互嵌擠的骨架密實(shí)模型，因此集料的粗糙度尤為重要?？傊仨毷够旌狭暇哂凶銐虻那稊D力和摩擦力。同時，集料表面應(yīng)該足夠干凈，不應(yīng)該含有泥土等雜質(zhì)附在表面或者混在其中，應(yīng)使集料符合規(guī)范的要求，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量使用破碎的人工砂，盡量少采用天然砂。不管粗集料還是細(xì)集料，我們應(yīng)該盡量采用堿性材料，因?yàn)椴牧系幕瘜W(xué)性質(zhì)也能對混合料的高溫穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

集料不同級配的影響

不同的級配骨料之間的嵌擠方式不同，因此混合料的密實(shí)程度也有所不同，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，就是瀝青混合料在抵抗車輛荷載作用下反復(fù)壓縮變形及側(cè)向流動的能力，因此，形成良好的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性尤為重要。假如粗集料過少，細(xì)集料過多，不能形成良好的骨架作用，極易發(fā)生破壞。瀝青混合料的空隙率過大和過小都不利于瀝青路面的穩(wěn)定，空隙率過大，則混合料的防水性不好，空隙率過小，則瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不好。我們只能根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計出合適級配的瀝青混合料。

氣候因素的影響

氣候因素主要有氣溫，濕度，日照，輻射，風(fēng)雨因素等，瀝青路面表面為黑褐色，極易吸收熱量，在太陽和輻射等照射下，瀝青路面迅速升溫，其溫度高于外界溫度，且熱量不易散出。在車輛荷載的作用下，瀝青混合料產(chǎn)生流動變形，從而產(chǎn)生車轍，影響瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。

交通條件等因素的影響

交通條件對瀝青路面的高溫穩(wěn)定性也有很大影響，不同的荷載，不同的車輛速度，行駛車輛的數(shù)量等都會對其產(chǎn)生影響。在重載車輛多，渠化交通嚴(yán)重的地方極易發(fā)生車轍，破壞瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。

3 瀝青路面車轍危害和高溫穩(wěn)定性的研究方法

車轍的危害

車轍是瀝青路面高溫穩(wěn)定性破壞的嚴(yán)重危害之一，在高溫地區(qū)，車輛荷載的反復(fù)作用之下，容易產(chǎn)生豎向方向的永久變形。這是瀝青路面高溫穩(wěn)定性的表現(xiàn)之一。在渠化交通的作用下，極易發(fā)生車轍。車轍的形成過程主要有三個階段，第一階段是逐漸的壓密過程，第二階段是穩(wěn)定過程，第三階段就會產(chǎn)生剪切破壞。

瀝青路面在鋪筑壓實(shí)過程中，逐漸形成骨架結(jié)構(gòu)，瀝青混合料被壓密壓實(shí)。但是實(shí)際的壓實(shí)后的效果卻達(dá)不到設(shè)計的壓實(shí)密度。因此在瀝青路面通車后，在車輛荷載的作用下，尤其是重型荷載的作用下，瀝青路面會有一個逐漸的壓密過程，這就是車轍形成的第一個階段，車轍的第二個階段就是瀝青混合料的塑形流動，在壓密過程之后，持續(xù)高溫和荷載的作用下，瀝青路面的骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，使路面產(chǎn)生不可恢復(fù)的壓縮變形。車轍的第三個階段為剪切破壞，主要表現(xiàn)為礦質(zhì)骨料的重新排列及礦質(zhì)骨架的破壞。瀝青混合料的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)后,混合料中的骨料組成的骨架逐漸承擔(dān)荷載的作用,再加上瀝青的潤滑作用,硬度較大的集料顆粒在荷載的直接作用下會沿礦料之間的接觸面滑動,使瀝青及瀝青膠漿向其富集區(qū)逐漸流動,以至流向混合料的自由面,特別是當(dāng)骨架間瀝青及膠漿比較多的時候,這一過程會更加的明顯。因此，車轍的產(chǎn)生源于瀝青混合料的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，主要原因是由于荷載和溫度的影響，高溫穩(wěn)定性發(fā)生破壞造成的。

(2)研究方法

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性研究方法也多種多樣，不同的研究方法既有優(yōu)點(diǎn)也有弊端。主要方法有無側(cè)限抗壓強(qiáng)度法、馬歇爾法、三軸試驗(yàn)法、蠕變試驗(yàn)法、車轍試驗(yàn)法和剪切試驗(yàn)等。本文我們主要了解一下車轍試驗(yàn)法研究瀝青路面高穩(wěn)穩(wěn)定性的步驟，這種方法即直觀也有效。首先是材料的選取，主要是瀝青和集料。使材料符合規(guī)范的要求，使用不同級配進(jìn)行試驗(yàn)，使結(jié)果具有代表性。通過馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混合料最佳瀝青用量, 然后以最佳瀝青用量下的混合料密度作為控制的標(biāo)準(zhǔn), 制成合適尺寸試板, 在60 ℃條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)。然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從不同方面研究瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，以滿足實(shí)際的要求。

4 總結(jié)以及改善措施

文章提出了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，分析了影響瀝青路面高溫穩(wěn)定性的各個影響方面，從瀝青材料到各種碎石集料，級配影響，交通因素，氣候，施工等各個方面的影響。接著就是高溫穩(wěn)定性所引起的最大破壞“車轍”，總結(jié)了車轍的形成過程，粗略的分析了車轍形成的三個階段，并簡單的了解了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的檢測方法?？傮w來說，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性對路面性能尤為重要，我們需要非常重視這一點(diǎn)。

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