第八章沥青详解
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第八章沥青路面的高温稳定性§ 8.1 概述沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的影响,同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大,因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务,必须要求沥青路面具有一定的稳定性和耐久性。
其中稳定性包括高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。
由于沥青路面的强度与刚度(模量)随温度升高而显著下降,为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下,不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害,沥青路面应具有良好的高温稳定性。
表8-1和表8-2为强度、刚度与温度间关系两例:不足的问题,一般出现在高温、低加荷速率以及抗剪切能力不足时,也即沥青路面的劲度较低情况下。
其常见的损坏形式主要有:1)推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的,它大量发生在表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。
2)车辙。
对于渠化交通的沥青混凝土路面来说,高温稳定性主要表现为车辙。
随着交通量不断增长以及车辆行驶的渠化,沥青路面在行车荷载的反复作用下,会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙,车辙致使路表过量的变形,影响了路面的平整度;轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面结构的整体强度,从而易于诱发其它病害;雨天路表排水不畅,降低了路面的抗滑能力,甚至会由于车辙内积水而导致车辆飘滑,影响了高速行车的安全;车辆在超车或更换车道时方向失控,影响了车辆操纵的稳定性。
可见由于车辙的产生,严重影响了路面的使用寿命和服务质量。
3)泛油是由于交通荷载作用使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小,最终将沥青挤压到道路表面的现象。
如果沥青含量太高或者空隙率太小这种情况会加剧。
沥青移向道路表面令路面光滑,溜光的路面在潮湿气候时抗滑能力很差。
沥青路面在高温时最容易发生泛油,因此限制沥青的软化点和它在60℃时的粘度可减少泛油情况的发生。
总之,车辙问题是沥青路面高温稳定性良好与否的集中体现,《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)规定“对于高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时,应进行车辙试验,以检验沥青混凝土的高温稳定性。
第八章沥青混合料试验第一节沥青混合料的制备和试件成型一、概述沥青混合料的制备和试件成型,是按照设计的配合比,应用现场实际材料,在试验室内用小型拌和机,按规定的拌制温度制备成沥青混合料;然后将这种混合料在规定的成型温度下,用击实法制成直径为101.6mm、高为63.5mm的圆柱体试件,供测定其物理常数和力学性质用。
二、试验仪具1.击实仪:由击实锤、φ98.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒组成。
用人工或机械将压实锤举起从457. 2±1. 5mm高度沿导向棒自由落下击实,标准击实锤质量4. 536±9g。
2.标准击实台:用以固定试模,在200mm×200mm×457mm的硬木墩上面有一块305mm ×305mm×25mm的钢板,木墩用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。
木墩采用青冈栋、松或其它干密度为0. 67~0. 77g/cm3的硬木制成。
人工击实或机械击实必须有此标准击实台。
自动击实仪是将标准击实锤及标准击实台安装一体,并用电力驱动使击实锤连续击实试件且可自动记数的设备,击实速度为60±5次/min.3.试验室用沥青混合料拌和机:能保证拌和温度并充分拌和均匀,可控制拌和时间,容量不少于l0L,如图8-1所示。
搅拌叶自转速度70~80r/min,公转速度40~50r/min。
4.脱模器:电动或手动,可无破损地推出圆柱体试件,备有要求尺寸的推出环。
5.试模:每种至少3组,由高碳钢或工具钢制成,每组包括内径101.6mm、高约87.0mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120. 6mm)和套筒(内径101. 6mm,高约69. 8mm)各1个。
图8-1 小型沥青混合料拌和机1-电机;2-联轴器;3-变速箱;4-弹簧;5-拌和叶片;6-升降手柄;7-底座;8-加热拌和锅;9-温度时间控制仪6.烘箱:大、中型各一台,装有温度调节器。
7.天平或电子秤:用于称量矿料的分度值不大于0.5g,用于称量沥青的分度值不大于0.1g。
[单选题]1.修补加(江南博哥)固用混凝土的强度等级不得低于()。
A.C25B.C30C.C35D.C40参考答案:B参考解析:JTS311-2011规范P5页表4.2.1和表4.2.2立模浇筑混凝土和喷射混凝土规定,抗压强度7d≥30MPa,28d比原构件强度等级提高一级,且不小于C30[单选题]2.修补用喷射混凝土的骨料最大粒径不宜大于()mm。
A.12B.16C.20D.25参考答案:A参考解析:用于立模混凝土最大粒径不宜大于20mm;喷射混凝土的最大粒径不宜大于12mm[单选题]3.水下构件修补的水下不分散混凝土水陆成型试件28d抗压强度比应()。
A.≥65%B.≥75%C.≥85%D.≥100%参考答案:B参考解析:JTS311-2011规范P6页表4.2.3,水下不分散混凝土性能水陆成型28d抗压强度比≥75%,水下成型试件28d抗压强度≥30MPa[单选题]4.混凝土V型仪流出时间应取()次测试结果的算术平均值。
A.2B.3C.4D.5参考答案:B参考解析:(1)10L混凝土试样倒入漏斗至顶部并抹平;(2)在10s内打开阀门;(3)在5min内进行三次试验;[单选题]5.进行水下不分散混凝土水下试件成型时,试模顶面距水面为()mm。
A.50B.100C.150D.200参考答案:C参考解析:(1)至试模顶面以上水深150mm保持水温(20±2)℃;(2)每次投料1/10;投料时间0.5-1min,将试模从水中取出,静置5-10min[单选题]6.修补砂浆抗拉强度试验的龄期为()。
A.7dB.14dC.28dD.90d参考答案:B参考解析:(1)养护环境(20±2),湿度65±5)%;(2)养护至13d;(3)加载速度5±0.5)kN/s[单选题]7.修补砂浆试件养护时的相对湿度为()。
A.50%±5%B.65%±5%C.80%-90%D.>95%参考答案:B参考解析:教材P166页,成型3条40mmx40mmx160mm试件,24h后拆模,将试件置于温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±5)%的恒温恒湿室,养护至13d 时进行抗折强度试验;[单选题]8.混凝土V型仪流出时间试验,用到的混凝土量为()L。
沥青材料沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物,憎水性材料,结构致密,几乎完全不溶于水、不吸水,具有良好的防水性,因此广泛用于土木工程的防水、防潮和防渗;沥青属于有机胶凝材料,与砂、石等矿质混合料具有非常好的粘结能力,所制得的沥青混凝土是现代道路工程最重要的路面材料。
石油沥青的组成与结构1.元素组成石油沥青是由多种碳氢化合物及非金属(氧、硫、氮)衍生物组成的混合物,其元素组成主要是碳(80%~87%)、氢(10%~15%);其余是非烃元素,如氧、硫、氮等(<3%);此外,还含有一些微量的金属元素。
2.组分组成通常将沥青分离为化学性质相近、与其工程性能有一定联系的几个化学成分组,这些组就称为“组分”。
我国现行规程中有三组分分析法和四组分两种分析法两种。
石油沥青的三组分分析法将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
1)油分为淡黄色透明液体,赋予沥青流动性,油分含量的多少直接影响着沥青的柔软性、抗裂性及施工难度。
我国国产沥青在油分中往往含有蜡,在分析时还应将油、蜡分离。
蜡的存在会使沥青材料在高温时变软,产生流淌现象;在低温时会使沥青变得脆硬,从而造成开裂。
由于蜡是有害成分,故常采用脱蜡的方法以改善沥青的性能。
2)树脂为红褐色粘稠半固体,温度敏感性高,熔点低于100℃,包括中性树脂和酸性树脂。
中性树脂使沥青具有一定塑性、可流动性和粘结性,其含量增加,沥青的粘结力和延伸性增加;酸性树脂含量不多,但活性大,可以改善沥青与其它材料的浸润性、提高沥青的可乳化性。
3)沥青质为深褐色固体微粒,加热不熔化,它决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性,以及沥青的硬度、软化点等。
沥青质含量增加时,沥青的粘度和粘结力增加,硬度和温度稳定性提高。
石油沥青的技术性质1、粘滞性粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。
各种石油沥青粘滞性的变化范围很大,与沥青组分和温度有关。