孔隙率对沥青混合料性能的影响

孔隙率对沥青混合料性能的影响

第36卷第1期

2010年1月

山西建筑

SHANXIARCHITECTURE

Vo1.36NO.1

Jan.2010?181?

文章编号:1009—6825(2010}01—0181—02

孔隙率对沥青混合料性能的影响

徐豫青葛文璇来晨霏

摘要:阐述了孔隙率的定义,讲述了孔隙率对沥青混合料性能的综合影响,介绍了实际工程中沥青混合料孔隙率控制

应用时的注意事项,得出了高速公路沥青面层的最佳孔隙率.

关键词:孔隙率,沥青混合料,影响,控制

中图分类号:TU502文献标识码:A

1孔隙率的定义

沥青混合料的孔隙率是指孔隙的体积占沥青混合料总体积

的百分率.孔隙率是评价沥青混合料密实程度的指标.

2孔隙率对沥青混合料性能的影响

2.1孔隙率对沥青混合料高温稳定性的影响

沥青混合料的密实度决定着混合料中孔隙率的大小.密实

度越大,孔隙率越小,混合料的抗辙槽能力也越强.沥青混合料

的孑L隙率过小,面层容易产生辙槽和推移现象.研究表明,沥青

混合料的孔隙率不大于3%时,容易产生明显的辙槽.使用合适

的集料,同时保持孔隙率大于3%,观测到的辙槽深度小.

为了提高沥青路面的高温稳定性,对于沥青混合料的孔隙率

来说,要做的就是控制剩余孔隙率,使粗集料形成空间骨架结构,

以提高沥青混合料的内摩擦阻力,从而保证沥青混凝土的强度要求.

种种显着的迹象表明,密级配混合料的初始现场孔隙率应不

大于8%(约),并且在路面使用期间应不小于3%(约).

表1P.032.5R水泥试验结果关系曲线计算结果对照表MPa

室内试验结果关系式计算结果

3d3d28d28d28d28d

抗折强度抗压强度抗折强度抗压强度抗折强度抗压强度

43178703487.O34.3

5.81937535l8.536.2

4019.5683576.736.5

4.620.37.237.97337.5

3.91726.534.96.6335

4结语

1)采用线性回归计算的相关系数大于0.90,相关性较高.2)

当水泥牌号为P.032.5R水泥时:28d水泥抗压强度推算式为Y=

1.302x+11.105.28d水泥抗折强度推算式为Y=0.9926x+

2.6946.X为水泥的3d抗压/抗折强度,Y为水泥的28d抗压/

抗折强度(下同).3)当水泥牌号为P.C32.5R水泥时:28d水泥

抗压强度推算式为v=1.2486x+13.536.28d水泥抗折强度推

2.2孔隙率对沥青混合料抗滑性的影响

抗滑表层好的抗滑能力是由良好的微观构造,宏观构造和防

止滑?留性污染三个要素构成的.其中宏观构造是指面层表面石

料颗粒间的孔隙,也称表面构造深度.宏观构造主要影响高速行

车时表层的抗滑能力.表面构造深度大,高速行车时表层的抗滑

能力就强.孔隙率小时,表层构造深度小,达不到对抗滑表层的

要求.研究表明,开放交通后,沥青上面层,特别是表面层的孔隙

率过小容易导致面层表面泛油,则表面构造深度将减少很多,甚

至完全失去表面构造深度,路面抗滑性能显着下降.泛油现象愈

严重,摩擦系数降低的幅度就愈大,实际摩擦系数值也愈小.相

反的,孔隙率大时,表层构造深度大,可以满足高速行车时对沥青

路面抗滑性能的要求.

2.3孔隙率对沥青混合料抗渗性的影响

沥青路面的抗渗能力主要取决于沥青路面的孔隙率.孑L隙

率越大,其抗渗能力越差.沥青混凝土的孔隙率过大,降水容易透

算式为Y=0.9172x+3.2722.4)本文所推荐的这4个关系式

是根据我们这个地区常用的P.032.5R和P.(232.5R等级水泥的

实测结果计算分析得出的.在实际应用中应根据各地区常用的

水泥试验结果推算当地关系式.当发现常用的水泥强度发展规

律有变化时,应根据积累的试验数据重新计算调整关系式.5)不

同品种的水泥,不同水灰比,强度发展规律也不同,也应相应求得

专用关系式.6)按关系式求得的28d强度仅可作为实际应用中

的参考值,而不能用来确定水泥28d强度的准确值.具体评定水

泥强度是否合格,还要以水泥试验28d强度结果为依据.

参考文献:

[1]JGJ/T15—2008,早期推定混凝土强度试验方法标准[S].

12lDL/r5129—2001,碾压式土石坝施工规范IS1.

[3]林连海.水泥稳定碎石混合料强度发展规律研究[J].山西

建筑,2008,34(18):161—162.

Thecorrelationanalysisofcement3dstrengthand28dstrength

LIUWei-zhongellENChi-feIlg

Abstract:Throughcomparisondetectionof3dand28dcementcompressionstrength,witherroranalysisandmathematicalstatisticsetc.

methods,the3dand28dcementcompressionstrengthwerecountedandanalyzed,thereforeacorrectioncoefficientofrelationshipbetween

3dcementcompressionstrengthand28dcementcompressionstrengthwasgeneralized.

Keywords:cement,strength,correlation,analysis

收稿日期:2009—09.02

作者简介:徐豫青(1979一),男,助理工程师,南通市建设工程质量监督站,江苏南通226001

葛文璇(1979.),女,讲师,南通大学建筑工程学院,江苏南通226019

来晨霏(1988一),男,南通大学本科生,江苏南通226019

第36卷第1期

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l82?2010年1月山西建筑

入到结构层中去,使沥青路面产生各种各样的水破坏.

我国施工规范要求的压实度只有96%,在达到此压实度标准

的情况下,现场沥青混凝土的孔隙率已达12%左右.由于沥青混

凝土的不均匀性较大,少量局部小面积的孔隙率甚至会高达15%

左右.因此,降水很容易透入表面层及其下面的结构层,导致严

重水破坏.水破坏处常是沥青混凝土层孑L隙率较大和自由水容

易透入的位置.沥青混凝土的不均匀性愈大,孔隙率较大的位置

愈多,水破坏现象也就愈严重.沥青混凝土的压实度愈小,其现

场孔隙率愈大,水破坏现象也就愈严重.

我国的路面结构设计习惯上不考虑路面内部(或结构层)排

水,也不考虑防止水侵害基层.结果为水进得去但出不来,任其

在路面结构层内发挥破坏作用.因此,为了减少沥青路面的水破

坏,沥青面层的各层都采用孔隙率不大于5%的密实沥青混凝土.

2.4孔隙率对沥青混合料耐久性的影响

沥青路面应具有抵抗温度,阳光,空气,水等各种大气因素作

用的能力,即在这些因素的作用下,沥青路面的性质不至很快恶

化,失去粘性,性质变脆,以致在行车荷载和其他因素的作用下发

生脆裂,乃至沥青与矿料脱离,使路面松散破坏.沥青混合料的

孑L隙率大会使空气容易进入结构层中,沥青膜暴露增多,使沥青

容易氧化变脆,从而导致沥青混合料容易产生裂缝和松散,促进

了老化作用,直接影响路面的使用寿命.此外,孔隙率增大也会

使混合料的渗水率增加,从而加剧了水的沥青膜的剥落作用.

2.5孔隙率对沥青混凝土疲劳寿命的影响

影响沥青混合料疲劳寿命的因素很多,沥青混合料的孔隙率

就是主要因素之一.从材料来讲,矿料级配组成直接影响到孔隙

率.试验表明,不管是控制应力或控制应变模式,疲劳寿命随孑L

隙率增大而减小.因为孔隙率增大则透水性增大,路面强度和稳

定性下降,疲劳寿命降低.从沥青混合料现场铺筑后的压实度来

说,压实度的高低直接影响到沥青混合料的孔隙率大小.增加沥

青混凝土层的孔隙率会减少沥青混凝土的疲劳寿命和增加沥青

的氧化速度.因此保证现场沥青混合料有高的压实度,即减少孔

隙率,提高沥青层抗大气造成的氧化,对增长沥青混凝土的疲劳

寿命是极为重要的.

表1不同孔隙率下改性SAC.25混凝土的强度MPa

强度

孔隙抗压强度劈裂强度

窒

60℃.一2O℃.%浸水前CSR@冻融前TSRG

水中48h60℃冻融

45.45(1.0)①353(10)0650.86(1o)0.53(10)O62

74.49(0.82)3.31(094)074074(0.86)0.49(0.92)066

103.7l(068)278(079)075065(0.76)

133.02(0.55)2.49(071)O82053(0.62)043(0.81)O8l

注:①强度数据均为平均值,括号内数据为相对比值;

②(R为浸水前后抗压强度:;TSR为冻融前后劈裂强度比

2.6孔隙率对沥青混凝土强度的影响

王旭东博士的室内试验证明,沥青混合料的孔隙率对沥青混

凝土的力学性质有显着的影响.

沥青混合料的孑L隙率对其强度影响的试验采用了静压成型

的圆柱体试件.因为采用静压成型法容易按预定的孔隙率制备

试件.不同的孑L隙率下沥青混凝土的强度试验结果如表1所示.

从该试验可以看到,无论是抗压强度还是劈裂强度,也无论是

否浸水和是否经过冻融,沥青混合料的孔隙率对各种不同情况下

的沥青混凝土的强度都有显着影响,强度均随孔隙率的增加而降低.

3在采用压实度指标的同时要采用现场孔隙率指标

现场孔隙率和压实度实质上是相同的.但现场孔隙率必须

待第二天到现场钻孔取钻件后,送室内采取措施使钻取过程中进

入试件开口孑L隙的水分蒸发出来,再用蜡封法测定试件体积后,

才能计算或通过试验得到.严格地讲,它需要较长的时间才能有

结果.如果事先通过标定,已经得到核子仪所得检测层沥青混凝

土的密度与钻件密度的关系方程,则沥青混凝土碾压结束后,可

以立即用核子仪快速测定沥青混凝土的密度,并对压实度进行仞

步快速评定.

4沥青混合料孔隙率的控制

沥青混合料的孔隙率对沥青混凝土的各个主要技术性能有

很大影响.如从耐久性的角度出发,沥青混合料的孔隙率应尽量

减小,以防止水和阳光中紫外线对沥青的老化作用;但从沥青混

合料的高温稳定性考虑,孔隙率又应大些,以备夏季沥青材料受

热膨胀时有一定的缓冲空间.

我国现在一般对于高等级公路,特别是高速公路的沥青面

层,无论是一层,二层还是三层,所采用的沥青混凝土都应该是密

实的.但不包括采用孑L隙率大于20%的沥青混凝土做表面层(排

水磨耗层或减噪声磨耗层)或做面层下部的排水层情况.这种密

实式沥青混凝土,室内马歇尔试验的孔隙率应是3%～4%.规定

表面层沥青混凝土的现场孔隙率不大于6%,从安全角度考虑是

合适的.因为当孔隙率的下限达到6%时,实际少数点的孑L隙率

会达到7%左右.

表2高速公路和一级公路要求参数%

现场L隙率压实度

表面层<6≥98

中面层和(或)底面层<7≥97