沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
摘要 本文研究的主要内容是：沥青混合料低温开裂机理，沥青混合料低温开裂影响因素，沥青橡胶碎石，玻璃纤维沥青碎石的高温抗压强度，低温劈裂强度，抗滑性能及其施工工艺，技术与经济比较等，探索新型的沥青路面结构组合。 通过在室内对沥青碎石，沥青橡胶碎石，玻璃纤维沥青碎石进行了马歇尔试验和低温抗裂强度试验，得到了各种试验数据，应用数理统计的方法进行试验，得到了各种试验数据，应用数理统计的方法进行试验数据的处理，通过对比分析，提出了三种沥青碎石的最佳配合比。在试验室和沥青混合料拌和场摸索了沥青橡胶碎石的摊铺工艺。 通过试验研究认为：玻璃纤维沥青碎石的技术性能不如沥青碎石好，但路用弹性性能较好，如能解决拌和工艺问题，调整纤维丝的品种，增大其直径，其路用性能仍值得探讨，沥青橡胶碎石结构层具有变形性能和抗裂性能良好，空隙率小，防水性能好，热稳定性较好，施工工艺简单的特点，因此，沥青橡胶碎石是二级及二级以下公路因疲劳而开裂的沥青路面的良好罩面材料，也是防止半刚性基层收缩裂缝反射的良好结构措施，在沥青类路面面层和半刚性基层之间夹铺沥青橡胶碎石薄层，虽然造价比夹铺土工布高，但其施工工艺，抗裂性能和防水性能均优于土工布，不仅可以大大减少半刚性基层材料的反射裂缝，延长路面使用寿命，而且可能适当减薄沥青混合料面层的厚度，虽然初期造价有所增加，从长远来看，具有十分重要的技术和经济意义。 该成果对公路沥青路面的养护和设计具有重要的实践指导作用，对于减少公路沥青路面的养护费用，延长路面使用寿命具有重要的经济和社会意义。 关键词： 沥青橡胶碎石抗裂性能玻璃纤维沥青碎石经济与技术分析
Abstract The main contents that are researched in the thesis are : asphalt mixture low temperature crazing principle , the influencing factor of asphalt mixtures low temperature crazing ,asphalt-rubber macadam , the pressure-resistance intensity , the crazing high temperature , the smooth-resistance and construction technology ,the technological economical compare and so on , exploring the new-type structural combinations of asphalt pavement . Through the Marshall experiment and the low temperature crazing-resistance intensity experiment , which work on the asphalt-rubber macadam , fiberglass asphalt macadam indoors ,we have got various kinds of experimental data , carrying out experiment by means of the method of mathematical statistics ,we have got various kinds of experimental data ,dealing with the experimental data by means of the method of mathematical statistics , through contrast and analyzing , we have put forward the best suitable rate of the three asphalt macadam ,in the laboratory asphalt macadam ,In the laboratory and the asphalt mixtures blending gathering plane , we have groped after paving technology of the asphalt-rubber macadam . Through the experimental research , we think :the technological capacity of fiberglass asphalt macadam if weaker than asphalt macadam ,however ,if use elasticized capacity to solve blending technological problem ,adjust the breed of fiber silk , extend its diameter , its paving capacity is still worth exploring , Asphalt-rubber macadam structure lager have good deformed-become capacity and crazed-resistance capacity , small gap rate .good water-resistance capacity ,good hot-stability and simple construction technology ,therefore ,pitch rubber spall is a good cover material which is suitable for the second class or lower whose asphalt pavement has split open because of fatigue ,and is the good structural measure of preventing half-rigidity grass-roots unit shrink-rift reflecting ,pave a thin layer of pitch rubber spall between asphalt -type pavement layer and half-rigidity basic level ,although the cost of building is higher than paving Togongbu in the middle , the construction technology, crazing-resistance and water-resistance are better than Togongbu , not only could reduce greatly the reflex of half-rigidity grass-roots unit material , long then the use lifespan of pavement , but also
附1：橡胶沥青技术要求 1．规范要求 本设计所指橡胶沥青是指以废旧轮胎加工生产的硫化胶粉通过反应设备经恒温加热、搅拌与基质沥青高温状态下反应生成的橡胶改性沥青。橡胶沥青混凝土的材料要求、混合料生产、运输、摊铺、碾压等工艺环节均应严格满足 交通部《公路沥青路面设计规范》（JTJ014—97） 交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004） 交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004） 交通部《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000） 建设部《市政道路工程质量检验评定标准》（CJJ 1—90）。 同时，作为新工艺新材料技术采用，工程实施中应参考 美国加利福利尼州（California）橡胶沥青施工规范（Type-G） 美国道路材料实验协会（ASTM）实验规程。 2．材料要求 2．1沥青 采用A级70号道路石油沥青，道路石油沥青的质量应符合交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）表4.2.1-2规定的技术标准。 2．2橡胶屑 本工程橡胶沥青中的橡胶屑是用载重车、大客车、公共汽车废轮胎为原料加工生产的硫化胶粉，这里所指的轮胎为斜交胎。包括轮胎翻新时从胎面、胎肩打磨下来的橡胶屑加工的胶粉。废旧橡胶屑中可加入天然橡胶粉和改善剂，但总量不宜超过废旧橡胶屑重量的25%。橡胶沥青改性用胶粉的技术指标应满足表2.2-1的要求。 表2.2-1 橡胶沥青用胶粉技术指标及试验方法 为达到橡胶沥青的改性效果和橡胶沥青混凝土路面的消音和使用寿命，要求橡胶沥青改性时使用的橡胶粉级配，应按照美国加利福尼亚州橡胶沥青规范的要求从0～2.36mm范围配置，杜绝使用单一规格或混杂级配的橡胶屑。 2．3石料 橡胶沥青混凝土的粗集料采用峨眉山地区产玄武岩石料，其质量技术标准应满足交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）4.8章节中的相关规定和要求，细集料应同样满足4.9章节中的相关规定。
沥青路面疲劳开裂的分 析与防治 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
沥青路面疲劳开裂的分析与防治 一、前言 随着公路交通量日益增长, 公路建设事业得到了迅猛发展, 截至2006 年底, 我国公路通车总里程达到348 万km, 高速公路达万km。2007 年, 我国计划建成高速公路5 000 km 以上, 并确保完成“五纵七横”国道主干线系统最后2 385 km 的建设任务。而沥青路面在整个公路网中的比例占到70%以上, 已经成为高等级公路的主要结构形式。但是,经过多年的使用和观测表明, 许多高速公路通车一年后路面就出现严重的桥头跳车和早期损坏, 有的通车几年后由于损坏严重、疲劳裂缝过多就不得不进行翻修, 使其使用性能大大降低。因此对疲劳裂缝产生的原因进行系统的分析, 提出经济、合理、适用的沥青路面结构, 并从设计、施工和养护等多方面对防止疲劳开裂和路面破坏提出有效的预防措施, 使其在高等级公路和地方公路建设中得到进一步推广应用, 发挥更大的社会经济效益。 二、开裂原因 随着传统的疲劳破坏理论的发展, 人们认识到,路面的破坏, 是由于荷载在路面材料中引起的重复加载疲劳应力, 超过了路面混合料的抗拉强度而发生的。美、英、苏、德等国, 根据十多年的大量试验,相继进行了基于疲劳强度理论在设计上的重大改革。并且, 目前各国沥青类路面设计仍主要沿用这种疲劳强度理论。 道路上的行车, 主要是汽车。汽车是路面服务的对象, 也是使路面结构破损、路基失稳的主要因素。但是随着交通量的增加、轴载的增大和公路上行车速度的提高、交通荷载的振动特性以及交通参数确定的合理性等交通荷载因素对沥青混凝土路面早期破损的影响是不容忽视的问题。
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素 摘要：疲劳特性的研究方法概括起来包括两种即现象学法和力学近似法。应用现象学法主要是进行疲劳试验，得出疲劳寿命与施加应力或应变的关系。力学近似法是将应力状态的改变作为开裂、几何尺寸及边界条件、材料特性及其统计变异性的结果来考虑，并对裂缝的扩展和材料中疲劳的重分布所起的作用进行分析，从而它有助于人们认识破坏的形成和发展的机理。 关键词：沥青混合料疲劳特性现象学法力学近似法 1 概述 路面使用期间，在气侯环境因素和车轮荷载的重复作用下，损伤逐渐累积，路面结构强度逐渐下降，当荷载作用次数超过一定次数之后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过性能下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。这是由于材料内部存在缺陷或非均匀性，引起应力集中而出现微裂隙，应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展、汇合，从而不断减少有效的承受应力的面积，造成材料的刚度和强度逐步下降，最终在反复作用一定次数后导致破坏。材料抵抗疲劳破坏的能力，可用达到疲劳破坏时所能经受的重复应力大小(或称疲劳强度)和作用次数(称为疲劳寿命)来表示。疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一。沥青路面的耐久性是指沥青路面在使用过程中承受各种外界因素的作用，其性质能保持稳定或较小发生变化的特性。沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路面耐久性的一个重要指标。 2沥青混合料的疲劳试验 疲劳破坏作为沥青路面的三大破坏形式之一，人们对其试验研究方法给予了很大的关注，归纳起来可以分为四类：一是实际路面在真实行车荷载作用下的疲劳破坏试验，如美国的AASHO试验路，历时三年才完成；二是足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的疲劳试验，包括环道试验和加速加载试验，如南非的重
橡胶沥青的动态粘度的测量用一个旋转粘度计 1 范围 这种方法描述的是使用一个小型的电动的旋转粘度计来测量橡胶沥青的动态粘度。 2 使用仪器 2.1 一个微型的旋转粘度计，旋转粘度计由一个转子和量程为10 PaS，精确的0.1 PaS 的度量器组成。因为这种工具是在实验室中使用的，所以应装在操作台上（见5.2）。 2.2 用来支撑和夹紧操作台或曲颈瓶。 2.3 一个带有温度调节装置的烤箱。最高温度为150-300摄氏度，精度为正负5摄氏度。 2.4 0-300摄氏度的温度计。精度为1摄氏度。 2.5 石棉手套 2.6 一个用来混合沥青的搅拌棒或刮刀。 2.7 一个直径至少为100 mm，深度至少为80 mm，容积为一公升的玻璃杯或锡制容器。如果使用锡制容器时，它应该配有一个合适的盖子。 3 实验方法 3.1 用2.7中所描述的容器装上符合BR1T测试方法的具有代表性的橡胶沥青样品，用搅拌棒来搅动。测量并且记录温度（见5.1）。 系在粘度杯上的粘度计上的转子测出粘度在0.5-10PaS 之间（见5.2）。要确保在转子上的排气孔是敞开的。
放置在锡制或玻璃杯上的样品一直浸入到粘度计转子的中心位置。大约30秒后转子开始旋转直至装置完全水平（见5.3），如果可能的话只用一个操作台。转子开始旋转后大约十秒后开始记录粘度值，精确到0.1PaS。拿出并清理转子。 3.2 实验步骤（在实验室中） 按照BR1T测试方法中抽取具有代表性样品。在烤箱内将样品加热到喷洒温度。如果将样品从一个容器移到另一个容器内，粘度是发生变化的。当检测温度时应用搅拌棒搅动样品。当达到测试温度（见5.4）时，拿出搅拌棒和粘度计并确定如3.1中描述的粘度。 粘度计应被固定，并使它牢固和水平。 4 计算 粘度值的记录应精确到0.1PaS，在正确结果后面应附有日期，时间，取样位置和沥青温度。 5 注意事项 5.1 在确定喷洒性时，橡胶沥青粘度计在工作之前密封是必要的。5.2 表达动态粘度的单位是PaS，然而大多数的粘度计的单位是百分之一泊， 1cp=1 dPaS*10-2=1PaS*10-3 因此1.5PaS=15dPaS=1500cp。 5.3 为了避免工作时受到伤害。制造商规定了放置粘度计的杯子是密封的（被浸入）。为了遵守这一规定，因此提议当杯子加热到橡胶沥青温度时应浸水30秒。为了方便拉出沥青，当工作时杯子要浸到规
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （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， 主要是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匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素 作者：林敏 来源：《装备维修技术》2020年第07期 摘要：近年来，随着我国经济和科技的不断进步，人们对日常生活水平的质量要求越来越高。建筑作为人们日常生活和工作必不可少的一部分，人们对其质量要求也存在着定的关注。为了更好地保证沥青混合材料在使用中的抗疲劳性能，逼着对相关的沥青混合料进行了分析。分析研究发现，不同类型的沥青混合料疲劳寿命是与其应力之间有一定的联系。应力比增加，那么滤镜混合材料疲劳寿命就会随之减少。除此之外，还有一系列的研究发现，都有了一定的结果。 关键词：沥青混合料;疲劳性能;影響因素 在一些桥梁路面的基础施工过程中，沥青材料的使用是必不可少的。但是近年随着行车荷载力等方面的因素，很多沥青路面的强度与以前相比发生了明显的变化。不仅容易出现疲劳破坏，还导致路面的使用寿命及使用性能都得到了破坏。因此，对于我国相关企业和管理部门而言，研究影响沥青混合料疲劳性能的因素，并解决其疲劳寿命带来的影响是一项迫在眉睫的任务。笔者通过研究资料和实际情况，对多种沥青混合料的疲劳性能进行了相应的研究，通过研究认为ARAC—13在自愈合作用后疲劳寿命是最长的。此外，笔者还针对不同的行车荷载和温度作用下沥青路面的疲劳性能，并也对此进行了分析和整理。本次分析和整理主要的目的是为了提高今后沥青混合料在使用中的疲劳性和使用寿命，研究结果仅供参考。 一、原材料和混合料配合比 1、原材料技术性质 （1）沥青 根据实际情况，选取了一项路面工程进行研究。在研究中，选取70号沥青和SBS改性沥青进行加护性质的相关测定。研究结束后我们发现，70号沥青技术性质，无论是在针入度、延度、软化点还是闪点方面均符合相关的规定和标准值。而SBS改性沥青技术在这些方面也与70号沥青技术并无太大的区别。这也叫从一定程度上证明70号沥青在工程建筑使用阶段是符合相关规定和标准的。 （2）粗集料 所谓的粗集料指的是采用玄武岩的材料，这种材料的公称粒径分为两种，分别是5～10和10～15。经过研究分析粗集料的技术性质发现，5～10的针片状测试值与10～15的针片状测
沥青混合料低温性能及其改良 摘要：沥青路面使用期开裂是世界各国普遍存在的问题, 沥青路面在温度骤降或温差较大地区, 会由于温度应力的作用而产生裂缝, 低温缩裂在我国北方地区是十分普遍的, 它的产生严重危害道路的使用寿命和质量, 是沥青路面主要破坏形式之一，为此研究沥青混合料低温抗裂性能的评价方法是很有必要的。本文简单介绍了沥青低温抗裂性的评价指标及改良措施。 关键词：破坏机理评价指标影响因素改良措施 裂缝作为我国高等级沥青路面的主要病害之一，不仅会影响行车的舒适性，而且水会沿着裂缝进入沥青路面体内，引起路面结构性的破坏。沥青混合料低温抗裂性能与沥青路面裂缝病害直接相关，为了提高路面的抗裂能力，必须提高沥青混合料的低温抗裂性能。自20世纪60年代以来,加拿大、美国、日本等国家重点对沥青混合料低温开裂与材料低温性能指标进行了系统调查和研究,并铺筑了许多试路,提出了沥青及沥青混合料低温抗裂的不同评价指标,但是这些指标都是针对本国具体实验进行的研究尚缺乏验证,尤其是沥青及沥青混合料性能指标与路用性能的相关关系。因此，提高沥青路面的抗裂性能仍是沥青路面的重要研究内容。 一、破坏机理 沥青路面的低温开裂是路面破坏的主要形式之一。一般认为沥青路面的低温开裂有3种形式：一是面层低温开裂，是由气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生温度应力超过沥青混凝土的抗拉强度时造成的开裂；二是温度疲劳裂缝，是由于沥青混凝土经过长时间的温度循环，使沥青混凝土的极限拉伸应变变小，应力松弛性能降低，将在温度应力小于其抗拉强度时开裂；三是反射裂缝，是指低温状态下基层产生横向开裂，在荷载和温度共同作用下，裂缝逐渐向沥青面层的横向开裂。沥青路面裂缝会导致路面承载力下降，影响行车舒适性，并缩短路面使用寿命。因此，提高路面抗裂性是道路领域研究的重要课题。 二、评价方法
第七章沥青混合料的组成设计 沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。 沥青混凝土与碎石的主要区别如下： ●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很 少量的中等大小的集料组成。 ●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆 要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。 ●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹 覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。 ●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐 久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。 图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质 7．1．1沥青混凝土 用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。 由于沥青混凝土的胶结料主要为沥青，沥青是一种对温度十分敏感的材料，这就导致了沥青混凝土的性质（主要为力学性能）受温度的影响十分突出（这也是沥青混合料最大的特点），如它们的劈裂强度随温度的变化可从零下温度的几兆帕到高温的零点几兆帕而不同。 沥青混凝土的分类从广义来说，可包括沥青玛碲脂(MA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多空隙沥青混凝土(PA)、沥青玛碲脂碎石(SMA)以及其它新型的沥青混凝土。 传统沥青混凝土、SMA和多空隙沥青混凝土典型级配曲线的比较见下图： 图7－2 三种典型混凝土级配比较 上图中，曲线1为传统沥青混凝土，孔隙率3％；曲线2为SMA，孔隙率3％；曲线3为多孔沥青混凝土、孔隙率20％。就孔隙率而言，当马歇尔设计孔隙率小于4％（或路面实际孔隙率小于8％）时，它已形成较为密实的结构，水不易进入沥青混凝土，整个结构的耐久性较好；或者路面实际孔隙率大于15％
1 总则 1.0.1为了适应废轮胎胶粉改性沥青铺筑路面的需要，保证天津市道路胶粉改性沥青路面设计施工的质量，提高路面使用性能，延长路面使用寿命，特制定本规程。 1.0.2 本规程适用于天津市新建、改建道路热拌热铺废轮胎胶粉改性沥青路面设计、施工及养护。 1.0.3 废轮胎胶粉改性沥青路面设计、施工除应符合本规程外，尚应符合国家颁布的现行有关标准、规范的规定。
2 术语 2.0.1 废轮胎胶粉 waste tire rubber powder 由废轮胎经过粉碎加工而成的一种颗粒状或粉状、具有一定细度的橡胶产品。 2.0.2 废轮胎胶粉改性剂 (CRM) waste tire rubber powder modifier 为改善或提高沥青的路用性能，以熔融和分散的方式，掺加在沥青或沥青混合料中的废轮胎胶粉。 2.0.3 废轮胎胶粉改性沥青 waste tire rubber powder modified asphalt 基质沥青与废轮胎胶粉改性剂通过适宜的加工工序形成的混合物。 2.0.4 废轮胎胶粉改性沥青混合料 waste tire rubber powder modified asphalt mixture 由废轮胎胶粉改性沥青与矿料按一定比例拌和而成的混合料的总称。 2.0.5 废轮胎胶粉改性沥青路面 waste tire rubber powder modified asphalt pavement 沥青面层中任一层采用废轮胎胶粉改性沥青为结合料铺筑的路面。 2.0.6 助剂 reagent 在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的有机或无机材料,可熔融和分散在沥青中,以改善或提高改性沥青的路用性能。
10.2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性——这三个你仔细看一下吧 10.2.1 沥青混合料的强度特性 表征沥青混合料力学强度的参数是：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。 1、抗剪强度(shearing strength) 沥青混合料的剪切破坏可按摩尔一库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件： τmax< σ tg φ+c （2-4） 式中：τmax — 在外荷载作用下，某一点所产生最大的剪应力； σ — 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c — 材料的粘结力； φ — 材料的内摩阻角； 在沥青路面的最不利位置取一单元体，设其三个方向的主应力为σ1、σ2和σ3，且σ1>σ2>σ3。由于单元体中最不利的剪切条件取决于σ1和σ3，故仅根据σ1和σ3分析单元体的应力状况。图2-17为单元体应力状况的摩尔圆。 图2-17 应力状况摩尔圆图 图2-18 三轴剪切实验装置 1-压力环；2-活塞；3-出水口；4-保温罩；5-进水口；6-接压力盒；7-试件；8-接水银压力计 从图2-17可得： ()φσστcos 2131-= （2-5） ()φφφσσσ2231sin cos 21tg c -+= （2-6）
将式(2-5)、(2-6)代人式(2-4)得： ()()[]c ≤+--φσσσσφsin cos 213131 （2-7a ） ()c tg ≤--φτσφτmax max cos (2-7b) 式(2-7a)或(2-7b)为沥青路面材料强度的判别式。 式左端称为活动剪应力，当活动剪应力等于粘结力c 时，材料处于极限平衡，若大于粘结力c ，材料出现塑性变形。 根据式(2-7a)或(2-7b)可求得沥青路面材料应具有的c 和Φ值。 c 和Φ值可通过三轴剪切试验取得。三轴剪切试验的装置如图2-18所示。 三轴剪切试验所用试件的直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件的高与直径之比应大于 2。矿料最大粒径小于25cm 时，试件直径为10cm ，高为20m 。试验时，将一组试件分别在不同侧压力下以一定加荷速度施加垂直压力，直至试件破坏。此时测得的最大垂直压力，即为沥青混合料的最大主应力σ1 ,侧压力即为最小主应力σ3(σ1=σ3)。根据各试件的侧压力和最大垂直压力给出相应的摩尔圆，这些圆的公切线称为摩尔包线，切线与τ轴相交的截距即为粘结力，切线的斜率即为内摩阻角Φ（见图2-19)。 由于温度对沥青混合料的抗剪强度有很大的影响，故试件应在高温条件(65℃或50℃)下进行测试。 粘结力c 和内摩阻角Φ值，也可根据无侧限抗压和轴向拉伸试验取得的抗压强度和抗拉强度来计算： 抗压强度 ??? ??+=242φπctg R （2-8） 抗拉强度 ??? ??+= 242φπtg c r （2-9） 从式（2-8）或（2-9）可得： ??? ??+-=r R r R －1sin φ （2-10） Rr c 5.0= （2-11）
评价路面沥青的实用流变性指标 流变学研究的流体,可分为牛顿型流体和非牛顿型流体,所谓流变性实质是固—液两相同存,是一种粘弹性的表现。沥青也是一种高分子化合物,具有粘性和弹性,属于非牛顿型流体,其流变特性与沥青的针入度、延度、粘度及路面的性能等都有很大的关系。 1.沥青的组成对其流变特性的影响 根据流变学沥青粘度定义有: (1) η=ηγ c 取对数得沥青的复合流动度为: c= Δlgη /Δlgγ (2) 从式(2)可看出,当复合流动系数c较小时,即剪应力(η)随剪变率(γ)的变化较小,L?W?科尔贝特曾用上式考察沥青各组分对其流变特性的影响。他将沥青质分别分散于饱和酚(At)、环烷—芳香酚(N—A)和极性—芳香酚(P—A)中,配成不同含量组成成分的沥青样品,在各种样品的组成中沥青质含量均为35%,然后测 定各样品的剪应力(η)与剪变率(γ)之关系。当组成的样品为极性—芳香酚(P—A)与沥青质(A)时,c=1.0,为牛顿型流体,其他各组成样品皆为非牛顿型流体。由此表明沥青分散介质的性质与沥青的流变特性有密切的关系,即沥青的组成不同,其流变特性也不同。 2.沥青的流变模型 2.1 理想弹性元件 理想弹性元件的基本元件只有一个弹簧,即材料是线弹性的,不存在粘性,遵循Hooke定律,用数学模型来描述即为ζ=E ε,其中E为杨氏模量。 2.2 粘性元件 粘性元件的基本元件是阻尼器,材料的变形与材料所受的力不是正比关系,当加上荷载之后,杆被拉长,伸长的时间变化率 d(εl) /dt与作用力成正比,用 应力应变表示,有:ζ=Fdε/dt=Fε,此处用“?”表示对时间t的常微分或偏微分,量ε称为应变率。应力正比于应变率的材料叫作粘性材料,F为粘性系数。 2.3 Maxwell模型 Maxwell模型是由弹性元件与阻尼器元件相互串联,总应变为: ε=ε′+ε″ (3) 其中,ε′为弹性元件的应变;ε″为阻尼元件的应变,对式(3)进行微分可得: ε=ε′+ε″=ζ/E +ζ/F 将此式改写为标志形式后可得Maxwell流体的本构方程为: ζ+p1ζ=q1ε(p1=F/E ,q1=F) (4) 方程(4)可以分为两个阶段理解,第一阶段假设在初始时刻对杆施加一个突加恒值荷载ζ=ζ0H(t),H(t)称为单位阶跃函数或Heaviside函数,求此式应变ε为多少;第二阶段从t=t1开始,应变ε固定为ε1,也就是说杆端固定不动,此时应力将发生怎样的变化。 2.4 Kelvin模型 Kelvin模型是由弹性元件和粘壶元件相互并联组成的,在所有时刻,两个元件的伸长ε总是相同的,其总应力为 △ε=ε′+ε″= Eε+Fε,将其改写成标准形式:
收稿日期:2005204226 基金项目:国家西部交通建设科技项目(200131800019)作者简介:张宜洛(19662),男,河南偃师人,副教授,博士研究生. 第26卷 第4期2006年7月 长安大学学报(自然科学版) Journal of Chang πan University (Natural Science Edition ) Vol.26 No.4 J ul.2006 文章编号:167128879(2006)0420035205 沥青混合料的基本参数对其高低温性能的影响 张宜洛,郑南翔 (长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064) 摘 要:沥青混合料的结构和参数决定了沥青路面的路用性能。将沥青类型、级配、级配的4.75mm 、2.36mm 的通过率以及粉油比等作为沥青混合料的基本参数,从混合料的宏观特点出发,用试验的方法揭示各项基本参数对混合料高低温性能的影响及变化规律。结果表明:沥青的变化和结构的调整对其温度稳定性影响相当大;随着4.75mm 通过率和2.36mm 通过率的增大,沥青混合料的高低温性能趋差;粉油比应在不同类型中加以综合考虑。 关键词:道路工程;沥青混合料;基本参数;高温稳定性;低温抗裂性能中图分类号:U414.75 文献标识码:A Influence of basic parameters on high and low temperature performances of bituminous mixture ZHAN G Y i 2luo ,ZH EN G Nan 2xiang (Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education ,Chang ’an University ,Xi ’an 710064,Shaanxi ,China ) Abstract :The parameters and struct ure of bit uminous mixt ure determine t he performances of as 2p halt pavement.Taking t he types of asp halt ,t he grade of mixt ure ,t he 4.75mm passing percent 2age ,t he 2.35mm passing percentage ,and t he ratio of powder to oil as t he basic parameters ,a lot of test s are carried out to reveal t he influence of t ho se basic parameters on t he performances of as 2p halt pavement at low and high temperat ure.The result s show t hat t he types of asp halt and t he change of mixt ure st ruct ure have a great influence on t he performances of pavement.Wit h t he in 2crease of 4.75mm and 2.35mm passing percentage ,t he performances of bit uminous mixt ure will dicrease ;t he influence of t he ratio of powder to oil must be considered in different struct ure.1tab ,12figs ,6ref s. K ey w ords :road engineering ;bit umino us mixt ure ;basic parameters ;stability at high tempera 2t ure ;anti 2cracking ability at low temperat ure 0 引 言 沥青路面的路用性能是由沥青混合料内部的材料及其结构属性所决定的,由于某些因素的变化而 出现不同的路用性能表现形式,形成了不同的沥青 混合料类型[1]。为了解决实际工程中的应用问题,学者对沥青混合料的路用性能进行了大量的研究。例如,改变沥青性质而采用改性沥青,改变矿料级配