沥青混合料组成及结构
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沥青混合料的组成结构形式种类及其特点
沥青混合料是一种复合材料,主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成,有的还加入聚合物和木纤维素;由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构,并具有不同的力学性质。
按级配原则构成的沥青混合料,其结构组成可分为三类,种类及特点具体如下:
一、悬浮-密实结构。
这种由次级集料填充前级集料(较次级集料粒径稍大)空隙的沥青混合料,具有很大的密度,但由于各级集料被次级集料和沥青胶浆所分隔,不能直接互相嵌锁形成骨架,因此该结构的特点是:具有较大的黏聚力,但内摩擦角较小,高温稳定性较差。
二、骨架-空隙结构。
此结构粗集料所占比例大,细集料很少甚至没有。
粗集料可互相嵌锁形成骨架;但细集料过少容易在粗集料之间形成空隙。
这种结构的特点是:内摩擦角较高,但黏聚力也较低。
三、骨架-密实结构。
较多数量的粗集料形成空间骨架,相当数量的细集料填充骨架间的空隙形成连续级配,这种结构的特点是:不仅内摩擦角较高,黏聚力也较高。
三种结构的沥青混合料由于密度、空隙率、矿料间隙率不同,使它们在稳定性上亦有显著差别。
沥青混合料的结构组成一、引言沥青混合料是公路建设中常用的材料之一,其结构组成对于道路的性能和寿命有着至关重要的影响。
本文将从沥青混合料的组成结构、沥青的组成结构、骨料的组成结构三个方面进行详细阐述。
二、沥青混合料的组成结构1. 沥青沥青是沥青混合料中最主要的组分,它占据了整个混合料体积的5%~7%左右。
作为粘结剂,它能够将骨料和其他材料黏在一起,并且具有良好的弹性和可塑性。
2. 骨料骨料是沥青混合料中占据体积大部分的材料,通常占据整个混合料体积的70%~80%左右。
骨料可以分为粗集料和细集料两种类型,其中粗集料主要用于提高沥青混合层的承载力和抗剪强度,而细集料则主要用于提高表层耐久性和降低噪音。
3. 矿物填充物矿物填充物通常被添加到沥青混合料中作为骨料的补充,以填充骨料之间的空隙并提高混合料的密实度。
常见的矿物填充物有石灰石粉、粉煤灰等。
4. 添加剂添加剂是沥青混合料中用于改善性能和延长使用寿命的材料。
常见的添加剂包括增黏剂、防老化剂、抗氧化剂等。
三、沥青的组成结构1. 沥青的化学成分沥青是一种复杂的高分子有机物,其主要成分为碳氢化合物和少量氮、硫等元素。
由于其组成结构较为复杂,因此其性质也非常多样化。
2. 沥青的物理性质沥青具有很好的可塑性和粘附性,可以在不同温度下保持良好的弹性和流动性。
此外,沥青还具有一定程度上耐水、耐腐蚀等特点。
四、骨料的组成结构1. 骨料分类根据颗粒大小不同,骨料可以分为粗集料和细集料两种类型。
其中,粗集料通常指直径大于4.75mm的骨料,细集料则指直径小于4.75mm的骨料。
2. 骨料的物理性质骨料具有很好的力学性能和稳定性,可以在不同温度下保持良好的强度和形状。
此外,不同类型的骨料还具有一些特殊性质,如硬度、耐磨性等。
五、结论沥青混合料是一种由沥青、骨料、矿物填充物和添加剂等多种材料组成的复合材料。
其中,沥青作为粘结剂可以将骨料和其他材料黏在一起,并且具有良好的弹性和可塑性;骨料则主要用于提高沥青混合层的承载力和抗剪强度。
沥青混合料三大结构分类
标题:沥青混合料的三大结构分类
一、引言
沥青混合料,是道路工程中广泛使用的材料,其性能直接影响到道路的质量和寿命。
根据混合料内部颗粒之间的相互作用和排列方式,我们可以将其分为三种主要的结构类型:骨料骨架-沥青胶浆结构、密实结构和悬浮结构。
本文将详细介绍这三种结构的特点和应用。
二、骨料骨架-沥青胶浆结构
骨料骨架-沥青胶浆结构是最常见的沥青混合料结构类型。
在这种结构中,较大的骨料颗粒形成一个稳定的骨架,较小的颗粒填充在骨架的空隙中,而沥青则作为粘结剂将所有的颗粒粘在一起。
这种结构具有良好的抗压强度和抗疲劳性能,适用于交通流量大、荷载重的道路。
三、密实结构
密实结构的沥青混合料,其内部的颗粒紧密排列,几乎没有空隙。
这种结构的混合料具有良好的抗水性和耐久性,但其弹性较差,不适合用于需要承受高冲击力的地方。
因此,密实结构的沥青混合料常用于低交通量的道路或停车场。
四、悬浮结构
悬浮结构的沥青混合料,其内部的颗粒完全被沥青包裹,形成了一个均匀的混合物。
这种结构的混合料具有良好的流动性,易于施工,但其抗压强度和抗疲劳性能较差。
因此,悬浮结构的沥青混合料常用于路面的表面层,以提供良好的行驶舒适性。
五、结论
总的来说,骨料骨架-沥青胶浆结构、密实结构和悬浮结构各有优缺点,适用于不同的道路条件。
选择合适的沥青混合料结构,可以有效地提高道路的使用性能和使用寿命。
2023年一建市政筑务速记口诀及练习题【一】沥青混合料结构组成沥青混合料按照级配原则其结构组成可分为三类:口诀:骨摩密黏【练习题】按级配原则构成的沥青混合料中,内摩擦角较高,黏聚力较低的是()。
A.密实-悬浮结构B.骨架-空隙结构C.骨架-密实结构D.密实-空隙结构【参考答案】B【答案解析】骨架-空隙结构:此结构粗集料所占比例大,细集料很少甚至没有。
粗集料可互相嵌锁形成骨架;但细集料过少容易在粗集料之间形成空隙。
这种结构内摩擦角φ较高,但黏聚力c较低。
【二】沥青再生剂技术要求(1)具有软化与渗透能力,即具备适当的粘度;(2)具有良好的流变性质,复合流动度接近1,显现牛顿液体性质;(3)具有溶解分散沥青质的能力,即应富含芳香酚。
可以再生效果系数K——再生沥青的延度与原(旧)沥青延度的比值表征旧沥青添加再生剂后恢复原沥青性能的能力;(4)具有较高的表面张力;(5)必须具有良好的耐热化和耐候性(以试验薄膜烘箱试验前后粘度比衡量)。
口诀:张奶奶分榴莲【练习题】沥青混凝土路面的再生利用中,对所用再生剂的技术要求包括具有()。
A.良好的流变性质B.适当粘度C.良好的塑性D.溶解分散沥青质的能力E.较高的表面张力【参考答案】ABDE【答案解析】再生剂技术要求主要如下:1.具有软化与渗透能力,即具备适当的粘度;2.具有良好的流变性质,复合流动度接近1,显现牛顿液体性质;3.具有溶解分散沥青质的能力,即应富含芳香酚。
可以再生效果系数K——再生沥青的延度与原(旧)沥青延度的比值表征旧沥青添加再生剂后恢复原沥青性能的能力;4.具有较高的表面张力;5.必须具有良好的耐热化和耐候性(以试验薄膜烘箱试验前后粘度比衡量)。
【三】常用挡土墙结构受力平衡状态,土压力居中土体下滑,土压力最小土体隆起,土压力最大口诀:小主盖大被【练习题】挡土墙结构中压力最大,位移也最大的土压力是()。
A.主动土压力B.被动土压力C.静止土压力D.刚性土压力【参考答案】B【答案解析】挡土墙结构承受土压力有:静止土压力、主动土压力和被动土压力。
沥青混合料报告1. 引言沥青混合料(Asphalt Concrete)是一种由沥青和矿料按一定比例和一定温度混合制成的道路铺装材料。
本报告旨在对沥青混合料进行详细的介绍和分析。
2. 沥青混合料的组成沥青混合料主要由以下几个组成部分构成:•沥青:沥青是沥青混合料中的粘结剂,能够将矿料牢固地黏结在一起。
沥青可以根据原料和生产工艺的不同分为沥青和改性沥青两种类型。
•矿料:矿料是沥青混合料中的骨料部分,可以分为粗骨料和细骨料两种。
粗骨料通常是由石料碎石等原料制成,细骨料通常由河砂、机制砂等制成。
•沥青混合料添加剂:沥青混合料中的添加剂可以改善沥青混合料的性能,如增强黏结力、提高耐久性等。
3. 沥青混合料的生产过程沥青混合料的生产过程主要包括以下几个步骤:1.骨料处理:首先将粗骨料和细骨料进行混合,并通过筛分、洗涤等工艺进行初步处理,以保证骨料的质量和粒径分布。
2.沥青生产:沥青可以通过石油加工或从天然沥青中提取得到。
在生产过程中,需要控制沥青的温度和黏度,以满足混合料的要求。
3.混合料配制:根据设计要求,将骨料和沥青按一定比例进行混合。
混合的过程需要控制温度、时间和搅拌速度等参数。
4.施工和养护:混合料在施工前需要进行均匀铺装,然后经过压实和养护等工序,以确保混合料的稳定性和耐久性。
4. 沥青混合料的性能测试为了评估沥青混合料的质量和性能,需要进行一系列的测试,常见的测试包括:•含沥青饱和度:用于评估沥青在混合料中的含量是否满足要求。
•稳定度和流动度:用于评估混合料的抗变形能力和流动性。
•标准贯入度:用于评估混合料的粘性和黏结性。
•压实度:用于评估混合料在压实过程中的变形和稳定性。
•耐久性:用于评估混合料在长期使用过程中的耐久性和疲劳性能。
5. 沥青混合料的应用领域沥青混合料广泛应用于道路铺装领域,主要包括以下几个方面:•高速公路:沥青混合料被广泛应用于高速公路的铺装,因其良好的耐久性和承载能力而得到广泛认可。
沥青混合料层的结构和混合料配合比设计摘要:文章结合沥青混合料生产及实际应用过程,探讨沥青混合料物理和体积特性以及配合比的设计方法,并对相应设计方法的主要步骤进行了阐述。
主要包括HVEEM方法、马歇尔方法及SUPERPAVE方法等。
实际应用表明,掌握沥青混合料的物理和体积特性能有效推动配合比设计顺利进行,有利于确保沥青的综合性能。
关键词:沥青混合料、物理特性、结构设计、配合比设计一、概述沥青路面以其良好的行车舒适性和安全性而成为高等级路面的代名词,目前世界各国新建的高速公路路面90%以上采用沥青路面或是沥青混合料上面层结构。
沥青混合料通常由胶结料、沥青、集料、填料、添加剂等组成。
其中,沥青与填料(矿粉)结合形成胶浆,起到将离散的集料粘结成整体的作用。
沥青与填料的比例及总量的多少直接决定了沥青胶浆的性质是粘稠还是稀薄,决定沥青膜的厚度,进而对沥青混合料的路用性能起到重要的控制作用。
集料根据粒径大小的不同分为粗集料和细集料,在沥青混合料结构中,粗集料起到形成混合料骨架的作用,对混合料的力学强度起到重要作用,而细集料的作用则主要是填充粗集料形成的骨架空隙,使整个混合料变得密实,空隙率控制在一定范围。
因此,沥青混合料结构是一种复杂的复合材料多相体系,其各项性能与各粗分材料自身的性能有关,与各组分材料的参量也有关。
二、沥青混合料的物理和体积特性在沥青混合料设计中,物理和体积特性被广泛使用,因为它们可以帮助我们将重量转换成体积,反之亦然。
当不可能进行测试或无法获得实际测试数据时,在结构设计中也会使用体积特性与结构特性之间的相关性。
图1显示了压实沥青混合料的简化示意图。
在沥青加入集料之前,集料结构中只有集料和一些空隙。
部分空隙被沥青结合料填满,其余空隙仍然是空隙。
在沥青结合料中,部分是被集料吸收的,部分仍然是集料表面的有效沥青结合料。
图1压实沥青混合料的简化示意图沥青混合料的的空隙率(VTM):在密实的沥青混合料中,沥青裹覆集料之间空气的总体积,以混合料总容积的百分比表示。
沥青混合料结构类型沥青混合料是道路建设中常用的材料之一,它的结构类型主要包括矿料骨料、沥青胶结料和沥青混合料结构。
下面将分别介绍这三种结构类型的特点和作用。
一、矿料骨料矿料骨料是沥青混合料的主要组成部分,它由不同粒径的石料组成。
矿料骨料的类型和配比是影响沥青混合料性能的关键因素之一。
常用的矿料骨料类型有碎石、砂石和矿渣等。
不同类型的矿料骨料具有不同的物理和力学性质,可以根据道路使用的要求选择合适的矿料骨料类型。
矿料骨料在沥青混合料中的作用主要有以下几个方面:1. 提供沥青混合料的强度和稳定性:矿料骨料通过相互间的填充和相互作用,形成了沥青混合料的骨架结构,提供了沥青混合料的强度和稳定性。
2. 分散和传递荷载:矿料骨料在沥青混合料中起到分散和传递荷载的作用,能够有效承受车辆荷载的作用,保证道路的正常使用。
3. 提供排水功能:矿料骨料之间的空隙可以起到排水的作用,防止水分积聚在沥青混合料中导致损坏,提高道路的抗水性能。
二、沥青胶结料沥青胶结料是将矿料骨料黏结在一起的材料,它由沥青、添加剂和溶剂等组成。
沥青胶结料的类型和配比同样对沥青混合料的性能有重要影响。
常用的沥青胶结料类型有常规沥青、改性沥青和聚合物改性沥青等。
不同类型的沥青胶结料具有不同的黏结性和抗剪强度,可以根据道路使用的要求选择合适的沥青胶结料类型。
沥青胶结料在沥青混合料中的作用主要有以下几个方面:1. 提供黏结和胶凝功能:沥青胶结料能够将矿料骨料黏结在一起,形成坚固的沥青混合料结构。
同时,沥青胶结料通过胶凝作用,使得沥青混合料具有一定的柔性和变形能力。
2. 提高沥青混合料的抗水性能:沥青胶结料具有一定的防水性能,能够有效阻止水分渗入沥青混合料中,从而提高沥青混合料的抗水性能。
3. 提高沥青混合料的抗老化性能:改性沥青和聚合物改性沥青等特殊类型的沥青胶结料具有良好的抗老化性能,能够延长沥青混合料的使用寿命。
三、沥青混合料结构沥青混合料结构是指矿料骨料和沥青胶结料在沥青混合料中的排列方式和形成的空隙结构。
第六章沥青混合料的强度构成机理§沥青混合料的组成结构及强度原理沥青混合料的组成结构沥青混合料是一种复杂的多种成分的材料,其“结构”概念同样也是极其复杂的。
因为这种材料的各种不同特点的概念,都与结构概念联系在一起。
这些特点是:矿物颗粒的大小及其不同粒径的分布;颗粒的相互位置;沥青在沥青混合料中的特征和矿物颗粒上沥青层的性质;空隙量及其分布;闭合空隙量与连通空隙量的比值等。
“沥青混合料结构”这个综合性的术语,是这种材料单一结构和相互联系结构的概念的总和。
其中包括:沥青结构、矿物骨架结构及沥青-矿粉分散系统结构等。
上述每种单一结构中的每种性质,都对沥青混合料的性质产生很大的影响。
随着混合料组成结构的研究的深入,对沥青混合料的组成结构有下列两种互相对立的理论。
(1)表面理论按传统的理解,沥青混合料是由粗集料、细集料和填料经人工组配成密实的级配矿质骨架,此矿质骨架由稠度较稀的沥青混合料分布其表面,而将它们胶结成为一个具有强度的整体。
这种理论认识可图解如下:(2)胶浆理论近代某些研究从胶浆理论出发,认为沥青混合料是一种多级空间网状胶凝结构的分散系。
它是以粗集料为分散相而分散在沥青砂浆的介质中的一种粗分散系;同样,砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青浆介质中的一种细分散系;而胶浆又是以填料为分散相而分散在高稠度的沥青介质中的一种微分散系。
这种理论认识可图解如下:分散相—粗集料沥青混合料(粗分散系)分散相—细集料分散介质—砂浆(细分散系)分散相—填料分散介质—沥青胶结物(微分散系)分散介质—沥青这3级分散系以沥青胶浆(沥青—矿粉系统)最为重要,典型的沥青混合料的弹-粘-塑性,主要取决于起粘结料的作用的沥青-矿粉系统的结构特点。
这种多级空间网状胶凝结构的特点是,结构单元(固体颗粒)通过液相的薄层(沥青)而粘结在一起。
胶凝结构的强度,取决于结构单元产生的分子力。
胶凝结构具有力学破坏后结构触变性复原自发可逆的特点。
沥青混合料三大结构分类沥青混合料是道路建设中常用的材料之一,它由沥青和骨料混合而成,具有强度高、耐久性好等优点。
根据结构的不同,沥青混合料可以分为三大结构分类,分别是密集骨料结构、骨料骨架结构和矿料骨架结构。
密集骨料结构是指沥青混合料中骨料的颗粒之间的接触面积较小,形成一个紧密排列的结构。
在这种结构中,骨料颗粒之间填充的沥青较多,使得整个混合料的密度较大。
由于骨料与骨料之间的接触面积有限,这种结构的沥青混合料抗水损失能力较弱,容易受到水分的侵蚀。
因此,在水平和重载交通条件下使用密集骨料结构的沥青混合料需要更加小心谨慎。
骨料骨架结构是指沥青混合料中的骨料之间形成了一个稳定的骨架结构。
在这种结构中,骨料颗粒之间的空隙较大,填充的沥青较少。
但是,由于骨料骨架的存在,整个混合料具有较好的稳定性和抗水损失能力。
这种结构的沥青混合料适用于一般的交通条件下的路面修建,能够在一定程度上提高路面的耐久性。
矿料骨架结构是指沥青混合料中的骨料骨架相对更为稳定,而沥青的存在较少。
这种结构的混合料主要通过骨料的颗粒间隙来储存和输送沥青。
矿料骨架结构的沥青混合料具有较好的透水性和抗水损失能力,能够有效排水,减少水涝危险。
因此,它广泛应用于需要保持路面排水性能的道路建设项目中。
在实际应用中,根据不同的道路条件和交通荷载要求,选择合适的沥青混合料结构非常重要。
对于高水平公路和机场跑道等高要求的交通区域,密集骨料结构的沥青混合料可能更为适合。
而对于一般市政道路以及需要良好排水性能的区域,可以选用骨料骨架结构或矿料骨架结构的沥青混合料。
拥有正确的沥青混合料结构分类知识,有助于工程师们在设计和施工过程中更加科学地选择合适的材料,以确保道路建设的质量和可靠性。
因此,在进行道路工程时,我们需要仔细研究并根据具体情况选择适合的沥青混合料结构分类,从而最大限度地提高道路的使用寿命和性能。
第五章普通沥青混合料本章着重阐述了热拌沥青兴混合料的组成结构、强度形成原理、沥青混合料的体积特征参数、应具有的技术性质、影响因素及评价方法,重点介绍了热拌沥青混合料的马歇尔设计方法,包括组成材料的选择和配合比设计方法,同时对Superpave与GTM沥青混合料设计方法进行了简要介绍。
通过学习,要求掌握沥青混合料的组成结构、强度形成原理、技术性质和技术要求,并能按马歇尔法设计沥青混合料的配合组成,同时对Superpave与GTM设计法有一定了解。
5.1 沥青混合料组成及结构⑴沥青混合料⑵沥青混凝土混合料⑶沥青碎石混合料⑷沥青玛蹄脂碎石混合料⑴按结合料分类石油沥青混合料煤沥青混合料石油沥青混合料又包括粘稠石油沥青、乳化石油沥青及液体石油沥青混合料⑵按矿料的级配类型划分①连续级配沥青混合料②间断级配沥青混合料⑶按矿料级配组成及空隙率大小划分①密级配沥青混合料设计空隙率为3%~6%密级配沥青混凝土混合料(AC)密级配沥青稳定碎石混合料(ATB)沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)②半开级配沥青混合料剩余空隙率在6%~12% 沥青碎石(AM)③开级配沥青混合料设计空隙率为18%的混合料排水式沥青磨耗层(OGFC) 排水式沥青基层(ATPB)⑷按矿料公称最大粒径划分①特粗式沥青混合料等于或大于31.5mm②粗粒式沥青混合料公称最大粒径等于或大于26.5mm③中粒式沥青混合料:集料公称最大粒径为16mm或19mm的沥青混合料。
④细粒式沥青混合料:集料公称最大粒径为9.5mm或13.2mm的沥青混合料。
⑸按制造工艺划分①热拌热铺沥青混合料②冷拌沥青混合料③再生沥青混合料⑴表面理论⑵胶浆理论①粗分散系。
以粗集料为分散相,分散在沥青砂浆的介质中。
②细分散系。
以细集料为分散相,分散在沥青胶浆的介质中。
③微分散系。
以矿粉填料为分散相,分散在高稠度的沥青介质中。
图5-1 3种类型矿质混合料级配曲线⑴悬浮一密实结构特点是粘聚力较高,混合料的密实性与耐久性较好,但内摩阻力较小,高温稳定性较差。
我国传统的AC型沥青混凝土是典型的悬浮一密实结构。
⑵骨架一空隙结构特点:内摩擦角较高,高温稳定性较好,但粘聚力较低,耐久性差。
沥青碎石混合料(AM)及排水式沥青磨耗层混合料(OGFC)是典型的骨架-空隙结构。
⑶密实-骨架结构这种结构的沥青混合料不仅具有较高的密实度、粘聚力和内摩擦角,同时具有较好的高温稳定性,但施工和易性较差。
SMA沥青玛蹄脂碎石混合料即属于密实-骨架结构。
5.2 沥青混合料强度及影响因素沥青混合料在常温和较高温度下,由于沥青的粘结力不足而产生变形或由于抗剪切强度不足而破坏,一般采用库仑理论来分析其强度和稳定性。
图5-3沥青混合料三轴试验确定C、ψ值的摩尔-库仑圆⑴沥青的性质对粘结力C的影响⑵矿质混合料级配、颗粒形状和表面特性对内摩阻角 的影响⑶矿料与沥青交互作用能力的影响⑷矿料比面积与沥青用量的影响⑸温度和变形速率的影响5.3沥青混合料路用性能高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下,能够抵抗车辆荷载的反复作用,不发生显著永久变形,保证路面平整度的特性。
这种特性是导致沥青路面产生车辙、波浪及拥包等病害的主要原因。
在交通量大、重车比例和经常变速路段的沥青路面上,车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。
⑴高温稳定性的评价方法及指标①马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验方法是由美国密西西比州公路局布鲁斯·马歇尔(Brue Marshall )提出的,迄今已经历了半个多世纪。
马歇尔试验设备简单、操作方便,被世界上许多国家所采用,是目前我国评价沥青混合料的高温性能的主要试验之一。
② 车辙试验目前我国的车辙试验是采用标准方法成型的沥青混合料板块状试件,在规定的温度条件下,试验轮以42±1次/min 的频率,沿着试件表面同一轨迹上反复行走,测试试件表面在试验轮反复作用下所形成车辙深度,见图7-11。
以产生1mm 车辙变形所需要的行走次数,即动稳定度指标评价沥青混合料的抗车辙能力,动稳定度由式(1-2)计算。
()21122142t t DS c c d d -=- (1-2)式中: DS ——沥青混合料动稳定度(次/mm);d 1,d 2—— 时间t 1和t 2的变形量(一般t 1=45min 、t 2=60min)(mm );42—— 每分钟行走次数(次/min);c 1,c 2—— 试验机与试样的修正系数。
⑵ 高温稳定性的主要影响因素采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料提高沥青的高温粘度粗集料嵌锁骨架结构沥青用量。
低温收缩开裂主要有两种形式:材料低温收缩、低温收缩疲劳裂缝⑴ 低温抗裂性的评价方法和评价指标评价方法可以分为三类:预估沥青混合料的开裂温度;评价沥青混合料的低温变形能力或应力松驰能力;评价沥青混合料断裂能① 预估沥青混合料的开裂温度② 低温蠕变试验蠕变变形曲线可分为三个阶段,第一阶段为蠕变迁移阶段,第二阶段为蠕变稳定阶段,第三阶段为蠕变破坏阶段。
蠕变速率越大,沥青混合料在低温下的变形能力越大,松弛能力越强,低温抗裂性能越好。
1221speed 0()/()t t εεεσ--= (1-3)式中:speed ε-沥青混合料的低温蠕变速率,1/s·MPa ;0σ-沥青混合料小梁试件跨中梁底的蠕变弯拉应力,MPa ;t 1和t 2-分别为蠕变稳定期的初始时间和终止时间,s ;1ε和2ε-分别与时间t 1和t 2对应的跨中梁底应变。
③ 低温弯曲试验低温弯曲试验也是评价沥青混合料低温变形能力的常用方法之一。
在试验温度-10℃±0.5℃的条件下,以50mm/min 速率,对沥青混合料小梁试件跨中施加集中荷载至断裂破坏,记录试件跨中荷载与挠度的关系曲线。
沥青混合料在低温下破坏弯拉应变越大,低温柔韧性越好,抗裂性越好。
26B hd L ε= (1-4)式中:B ε-试件破坏时的最大弯拉应变;h -跨中断面试件的高度,mm ;d -试件破坏时的跨中挠度,mm ;L -试件的跨径,mm 。
沥青混合料在低温下的极限变开通,反映了粘弹性材料的低温粘性和塑性性质,极限应变越大,低温柔韧性越好,抗裂性越好。
我国《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中规定,采用低温弯曲试验的破坏应变指标作为评价改性沥青混合料的低温抗裂性能。
④ 约束试件的温度应力试验该法是美国公路战略研究计划(SHRP )推荐的评价沥青混合料低温抗裂性能的方法。
测定在降温冷却过程中试件内部的温度应力变化曲线,直至试件断裂破坏。
试验结束后,分析冻断温度、试验时反映冷却过程中的温度应力变化过程曲线如图5-15所示。
由图5-15可以得到4个指标:冻断温度、破坏强度、温度应力曲线斜率和转折点温度。
冻断强度是试件达到破坏断裂时的最大应力,反映混合料在温度收缩过程中的强度。
转折点温度将温度应力曲线分为两个部分,前一部分反映应力松弛(曲线部分),后一部分应力松(直线部分)消失。
温度应力曲线斜率主要是指温度应力曲线后一部分直线增长斜率,反映温度应力增长的速度。
冻断温度与沥青性能、沥青路面抗裂性能的相关性最好,冻断强度也有较好的相关性。
温度应力试验模拟现场条件较好,表达直观。
⑵低温抗裂性能的主要影响因素一般情况下,沥青针入度数值越大,其感温性越低,低温劲度模量越小,沥青的低温柔韧性就越好,其抗裂性能越好。
在寒冷地区,可采用稠度低、低温轻度低的沥青,或选择松弛性能较好的橡胶类改性沥青来提高沥青的低温抗裂性。
通常,密级配沥青混合料的低温抗拉强度高于开级配的沥青混合料,但是粒径大、空隙率大的沥青混合料内部微空隙发达,应力松弛能力略强,温度应力有所减小,两方面的影响相互抵消,故沥青混合料的这两种级配与沥青路面开裂程度之间没有显著关系。
同时环境因素对沥青混合料的开裂也有一定影响。
水稳定性是沥青混合料抵抗由于水侵蚀而逐渐产生沥青膜剥离、松散、坑散等破坏的能力。
水稳定性差的沥青混合料在有水存在的情况下,会发生沥青与矿料颗粒表面的局部分离,同时在车辆荷载作用下加剧沥青和矿料的剥落,形成松散薄弱块,飞转的车轮带走局部剥离的矿粒或沥青,从而造成路面的缺失,并逐渐形成坑槽,即所谓的沥青路面“水损害”。
当沥青混合料的压实空隙率较大,路面排水系统不完善时,会加速沥青路面的“水损害”。
⑴水稳定性的评价方法与评价指标①沥青与集料的粘附性试验沥青与集料粘附性的试验方法有:水煮法、水浸法、光电比色法及搅动水净吸附法等。
② 浸水试验浸水试验是根据浸水前后沥青混合料的物理、力学性能的降低程度来表征其水稳定性的一类试验,常用的方法有浸水马歇尔试验、浸水车辙试验、浸水劈裂强度试验和浸水抗压强度试验等。
以浸水前后的马歇尔稳定度比值、车辙深度比值、劈裂强度比值和抗压强度比值的大小评价沥青混合料的水稳定性。
③ 冻融劈裂试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中的方法,在冻融劈裂试验中,将沥青混合料试件分为二组,一组试件用于测定常规状态下的劈裂强度,另一组试件首先进行真空饱水,然后置于-18℃条件下冷冻16h ,再在60℃水中浸泡24h ,最后进行劈裂强度测试。
12TSR σσ= (1-5) 式中:TSR -沥青混合料试件的冻融劈裂强度比,%;1σ-试件在常规条件下的劈裂强度,MPa ;2σ-试件经一次冻融循环后在规定条件下的劈裂强度,MPa 。
⑵ 水稳定性的影响因素沥青路面的水损坏通常与沥青的剥落有关,而剥落的发生与沥青和集料的粘附性有关。
沥青与集料的粘附性在很大的程度上取决于集料的化学组成, SiO 2含量较高的花岗岩集料与沥青的粘附性明显低于碱性集料石灰岩与沥青的粘附性,也明显低于中性集料玄武岩与沥青的粘附性,通过掺加剥落剂可以显著改善酸性集料或中性集料与沥青的粘附性。
沥青混合料的水稳定性除了与沥青的粘附性有关外,还受沥青混合料压实空隙率大小及沥青膜厚度的影响。
成型温度与压实度对沥青混合料的抗水损害性能也有较大影响。
气温低、湿度大甚至有降水时铺筑的沥青混合料路面水稳定性较差。
沥青路面的抗滑性与所用矿料的表面构造深度、颗粒形状与尺寸,抗磨光性有着密切的关系。
沥青路面的抗滑性除了取决于矿料自身的表面构造外,还取决于矿料级配所确定的表面构造深度,前者通常称为微观构造,用集料的磨光值表征;后者称为宏观构造,由压实后路表的构造深度或磨擦系数试验评价。
构造深度测定方法主要有排水测定法、激光构造仪法和铺砂法,其中铺砂法最常用。
磨擦系数可采用制动距离法、减速度法、拖车法和摆式仪法测定,常采用摆式仪法检测。
沥青混合料的疲劳是材料在荷载重复作用下产生不可恢复的强度衰减积累所引起的一种现象。
沥青混合料的耐疲劳性即是混合料在反复荷载作用下抵抗这种疲劳破坏的能力。