淺談瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層路用性能評價(jià)指標(biāo)

譚忠紅

摘 要：瀝青穩(wěn)定碎石基層使其具有很高的強(qiáng)度和剛度，同時瀝青的良好擴(kuò)散能力，也增強(qiáng)了裂縫的自愈能力，還能保證土層面的拉力，使路面的效果更好。瀝青穩(wěn)定碎石層面目前已經(jīng)在我國得到廣泛應(yīng)用。該文從瀝青穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度出發(fā)，分析組成結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度原理，并以上述結(jié)構(gòu)和原理探討碎石基層路用性的評價(jià)指標(biāo)，希望為提升路面質(zhì)量提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：瀝青 穩(wěn)定碎石 柔性 力學(xué)

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0016-02

進(jìn)入到21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)快讀發(fā)展，公路的里程數(shù)在不斷增加，碎石柔性基層路面是我國公路的主要結(jié)構(gòu)形式，90%以上的路面都使用這種路面。碎石柔性基層路面強(qiáng)度很高，剛度也很大，材料來源很廣，施工技術(shù)也很方便，該種路面還可以滿足我國各個地區(qū)氣候差異大的現(xiàn)象。與以往的路面相比，瀝青穩(wěn)定碎石剛度相對很穩(wěn)定，路面的耐疲勞性很強(qiáng)，不會產(chǎn)生開裂，在構(gòu)建方面，可以使用很多細(xì)料進(jìn)行施工，其穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)優(yōu)良、瀝青混合料多等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的使用到我國的公路建設(shè)中。

1 瀝青穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度的原理以及性能要求

瀝青混合料一般都是礦物質(zhì)材料，也是顆粒型材料，在混合中會形成空間網(wǎng)絡(luò)分散體，通過瀝青的膠結(jié)作用來實(shí)現(xiàn)空間間隙的吻合。材料的強(qiáng)度構(gòu)成屬于摩擦和強(qiáng)動力的粘合體，力學(xué)強(qiáng)度非常強(qiáng)，但是需要認(rèn)清的是，空間礦料之間的摩擦和鑲嵌的粘合力很強(qiáng)，共同構(gòu)成了結(jié)實(shí)的路面體系。瀝青混合料作為一種復(fù)合材料，其人工組成和配置都存在一定的骨架，骨架的強(qiáng)度大小具有非常重要的作用[1]。

1.1 瀝青穩(wěn)定雖死混合料的組成結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度原理

瀝青混合材料屬于復(fù)合材料的一種，是粗材料、細(xì)材料以及礦物質(zhì)的混合而成，其構(gòu)成材料以不同大小的碎石為主，目前針對構(gòu)成存在兩種理論，一種是以表面形式為主的理論形式，認(rèn)為其構(gòu)成以所見到的內(nèi)容為主，是一種粗料與細(xì)料混合的形式，其主要構(gòu)成形式見圖1。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為瀝青混合材料由一種多級空間網(wǎng)狀材料凝結(jié)分散組成，以粗集料和分散在瀝青砂漿介質(zhì)中的材料。同樣砂漿以分散在瀝青中間為主[2]。砂漿是以細(xì)料為主要材料分散到介質(zhì)中，膠漿也是分散才瀝青的一個重要材料，可以對其分散形式進(jìn)行圖解，見圖2。

從瀝青的構(gòu)成看，它是一種非常復(fù)雜的高分子材料，與礦物質(zhì)材料具有很強(qiáng)的結(jié)合能力，不同瀝青的組合能力不同，需要結(jié)合其混合工藝才能分析出其中的差異。瀝青混合料的性能也會受到溫度的影響，同時混合料對流性的變化以及影響程度都不同，其特征和彈性都不同。顆粒特性主要表現(xiàn)為，粗細(xì)礦物質(zhì)顆粒與瀝青的混合，其特點(diǎn)在于溫度高，瀝青的粘性明顯。材料力學(xué)的特征與壓力有關(guān)，材料越密集，其壓力也越大。瀝青的粘彈性特征可以表現(xiàn)為彈性綜合體，在低溫條件下，其彈性和變形能力都很強(qiáng)，屬于一般的粘彈性個體。

另外，其力學(xué)特征可以表現(xiàn)為三方面。第一，其力學(xué)形式與加載的速度存在相關(guān)性，也就是說材料的強(qiáng)度和剛度隨著加載速度的提升會發(fā)生變化。第二，對溫度有很強(qiáng)的敏感性，溫度升高，其表面的強(qiáng)度會變小。第三，材料有明顯的蠕動變化能力?？傊疄r青符合材料的力學(xué)性質(zhì)，直接關(guān)系到路面的層次，需要從根本上注意這些特點(diǎn)[3]。

1.2 瀝青穩(wěn)定碎石混合料的性能要求

瀝青穩(wěn)定碎石柔韌性基層路面結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的抗堿度以及耐疲勞的特性，不會出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，采用瀝青穩(wěn)定路面，修筑時間比較短，受力情況均勻，能夠延長使用壽命。在應(yīng)用中可以開放交通，縮短工期，早日獲得經(jīng)濟(jì)效益，施工完成后，一天時間就可以進(jìn)行層面結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)，其養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度效果都達(dá)到很高的要求。另外，其特點(diǎn)可以表現(xiàn)為長期使用，施工上層面的平整度很強(qiáng)，舒適，耐久性也很強(qiáng)，也適合在比較貧瘠的路面上使用。瀝青和穩(wěn)定碎石混合材料面臨的情況很復(fù)雜，受到三方面的壓力，碎石柔性基層可以達(dá)到穩(wěn)定的效果，從而提升抗壓強(qiáng)度和路面的拉力強(qiáng)度。

2 瀝青穩(wěn)定性碎石柔性基層路用性能評價(jià)指標(biāo)分析

2.1 力學(xué)性能

力學(xué)性能涉及的內(nèi)容很多，主要是抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度和回彈模量。其中強(qiáng)度是指材料達(dá)到極限狀態(tài)的一種最大負(fù)荷，用于基層的混合料一般都是強(qiáng)度和剛度較高的材料。在進(jìn)行瀝青混合的時候，其強(qiáng)度滿足使用性能，才能保證公路的質(zhì)量。另外，不同級別的瀝青混合料也具有不同的空間類型，其內(nèi)部的摩擦力和阻力都不同，瀝青的粘合結(jié)構(gòu)也具有不同的粘合力。瀝青的結(jié)構(gòu)組成對強(qiáng)度起到很重要的作用，綜合不同的強(qiáng)度特點(diǎn)，主要集中在組合礦料中，也是為了增加混合材料的內(nèi)部粘合力。瀝青的品種和用量也屬于穩(wěn)定性碎石柔性基層的性能評價(jià)指標(biāo)，也起到很關(guān)鍵的影響作用[4]。

在評價(jià)基層路性能的時候，要結(jié)合強(qiáng)度，一方面，要提高礦質(zhì)材料的擠壓力和摩擦阻力。提高瀝青與礦料之間的力度和穩(wěn)定性，從而最終使其內(nèi)部的性能可以充分發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)最大的粘合力，其作用也會得到充分的發(fā)揮。在檢驗(yàn)強(qiáng)度的試驗(yàn)中，需要按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》以下簡稱《試驗(yàn)規(guī)程》中的“瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)”和“瀝青混合料劈裂試驗(yàn)”的要求來進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 抗永久變形性能

抗永久變形的性能，指在不同溫度下，不同狀態(tài)的瀝青呈現(xiàn)不同的形式，低溫情況下強(qiáng)度比較弱，中溫情況下其彈性稍微改觀。在外力的作用中，卸載后變形尅呈現(xiàn)為彈性變形和塑性變形，其變形的強(qiáng)度很大，與溫度以及混合材料有很大的關(guān)系，主要涉及的因素包括載荷大小、載荷時間、混合料等。比較低層次的碎石基層，其穩(wěn)定性存在很大變化，但是受到其變形的限制，其變形的機(jī)理也存在差別，其自身以及內(nèi)部的變形也受到限制，所以變形的機(jī)理以及豎向變形程度也在減輕。豎向變形是由于行車不均勻?qū)е碌?，主要原理在于瀝青穩(wěn)定碎石使混凝土層面產(chǎn)生車轍，柔性基層路反而可以避免產(chǎn)生這種現(xiàn)象。相關(guān)專家對其進(jìn)行了性能試驗(yàn)，以穩(wěn)定性作為性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)中也考慮豎向變形，其試驗(yàn)結(jié)果見表1。

在該次試驗(yàn)中，采用了動穩(wěn)定指標(biāo)來評價(jià)瀝青穩(wěn)定碎石基層變形的形式，對提高穩(wěn)定性和強(qiáng)度有重要作用，豎向變形也是這樣，碎石柔性基層路面摩擦性比較強(qiáng)，其試驗(yàn)的形式以及評價(jià)指標(biāo)也在進(jìn)一步研究。

2.3 抗疲勞性能

抗疲勞的破壞性也在很小的范圍內(nèi)反復(fù)作用，也經(jīng)常出現(xiàn)破壞性作用。瀝青穩(wěn)定碎石的基層措施機(jī)理與汽車的載荷機(jī)理存在很大的相關(guān)性，基層底部的拉力和彎力作用都很大，盡管拉力和彎力都在很小的范圍內(nèi)作用，但是多次受小硬力的作用，其剪應(yīng)力也會產(chǎn)生很大的裂縫，隨著裂縫的減少，其中性軸出現(xiàn)向上移動的現(xiàn)象，加劇了裂縫的出現(xiàn)，因此對混料的要求非常高，碎石柔性基層路反而更適用于這種狀態(tài)，其拉力強(qiáng)度也呈現(xiàn)逐漸降低的狀態(tài)，更適合不同類型的路面。

3 結(jié)語

瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層路面的性能以及評價(jià)指標(biāo)多種多樣，不同的瀝青種類，其評價(jià)指標(biāo)不同。但是綜合整體的評價(jià)形式，都與壓力、力度抗永久變形方面相關(guān)，所以在進(jìn)行綜合評價(jià)的時候，需要注重不同的指標(biāo)，總結(jié)指標(biāo)性能，才能從根本上提升路面的質(zhì)量，解決質(zhì)量面臨的重要問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 易湘舒.多年凍土地區(qū)瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料路用性能研究[D].陜西：長安大學(xué)，2003.

[2] 王玲娟.瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料設(shè)計(jì)方法和路用性能研究[D].陜西：長安大學(xué)，2004.

[3] 白楷.大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層瀝青路面力學(xué)性能研究[D].湖北：武漢理工大學(xué)，2010.

[4] 唐軍.瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層路用性能及其應(yīng)用研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2008.