沥青膜厚度对沥青混合料老化性质的影响

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 ） ()ctg ≤--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。

沥青混合料配合比设计有关问题1 矿质混合料的配合比组成设计在沥青混合料中矿料约占95 %左右,它对混合料的某些参数及路面性能都有较大的影响。

矿质混合料的配合比组成设计的目的就是根据设计文件对结构层的要求,选配一个具有足够密实且具有较高内摩阻力的矿质混合料,使其级配达到工程要求的最佳级配状态。

规范规定矿料的级配范围并未考虑气候条件、交通状况、集料性质、混合料所处结构层位置对混合料的影响。

对于连续级配的混合料,当粗集料含量少时,矿料不能形成骨架,混合料呈密实—悬浮结构,混合料强度较高,内摩阻力小,热稳定性较差;而粗集料较多时,混合料则呈骨架—空隙结构,内摩阻力和嵌挤力起作用,热稳定性较好,对于间断级配的混合料,由于粗集料较多,细集料又能添满空隙,混合料呈密实—骨架结构,其混合料密度大,同时有较高的粘聚力和内摩阻力。

不同的级配状态混合料具有不同的性能,而规范规定矿料级配应尽量靠近中值,只是矿料级配密度较大,并未考虑现代车辆轴重大、渠化交通等特点。

如有些地产材料视比重较大,为使集料的表面积保持均衡,就应下调4175 mm、2136 mm 等以下的级配曲线,反之就应上调级配曲线,也就是说既不照搬规范,也不脱离规范,矿料组成设计时充分考虑气候、交通条件是非常重要的。

2 最佳沥青用量的确定沥青混合料的强度及稳定性主要取决于混合料中结构沥青的形成和质量,自由沥青只起到与矿料粘结在一起的作用。

为了提高沥青混合料的强度和稳定性,就必须控制沥青用量。

我国现行规范中确定最佳沥青用量的方法是在马歇尔试验的基础上,结合我国多年科研成果和生产实践总结发展起来的。

由OA C1 和OA C2 综合确定最佳沥青用量OA C ,由此制作试件,检验水稳定性和高温稳定性。

如不能符合要求,应调整级配,重新进行配合比设计,进行马歇尔试验,直到各项指标均满足要求为止。

显而易见,规范中尚未考虑集料对最佳沥青用量的影响。

211 集料吸油率对最佳沥青用量的影响沥青混合料中的集料均有不同数量的孔隙,会吸收不同数量的沥青,使得设计沥青用量相对变小。

油石比对沥青混合料水稳定性的影响摘要：水损害己经成为我国高等级公路沥青路面的主要病害之一，也是导致我国高速公路沥青路面早期损坏的主要原因。

导致沥青混合料水损坏的原因有很多，本文通过油石比的变化，采用间接拉伸试验模拟沥青膜从集料－结合料界面上的撕裂剥离过程，以冻融劈裂试验的残余劈裂强度比来研究沥青混合料的水损害。

关键词：沥青混合料，油石比，冻融劈裂，水损害前言沥青路面水损害的模式主要有六种形式分别是：①沥青膜移动；②沥青膜分离；③起泡；④沥青膜破裂；⑤粘结层的破坏；⑥孔隙动水压力及水力冲刷等，导致了沥青路面表面层产生坑洞、表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生变形、网裂、卿浆以及坑洞等各种破坏[1]。

沥青路面的水损害可以从两个层面进行理解：一是均质沥青胶结料容易从集料表面剥落；另一方面由于车轮荷载产生的水力冲刷作用，使得集料之间丧失粘结力，并加速了沥青膜逐渐从集料表面剥离，从而导致路面发生破坏[2]。

二是沥青路面在水分存在的情况下，经过温度胀缩和交通荷载的反复作用，水分逐步浸入到沥青胶结料的内部或沥青与集料的界面上，前者使沥青结合料对集料的粘附性下降，后者使沥青结合料变软，同时自身粘聚力降低，本文采用《公路工程沥青及沥青混合料规程》( JTJ052-2000)[3]中冻融劈裂试验方法来研究沥青混合料的水稳定性能。

一油石比与水损害原理通常认为，沥青混合料中的沥青膜越厚，沥青混合料越偏于弹性，耐久性更好；反之沥青膜越薄，沥青混合料就会越脆，越易产生开裂和剥落，沥青混凝土一般要求沥青膜厚在6～8μm[4]。

油石比较大，过多的沥青导致自由沥青胶浆过多，集料表面除了自由沥青外还有较厚的自由沥青胶浆，其强度下降；油石比较小时，沥青胶浆不足以包裹集料表面，降低沥青混合料的耐久性以及水稳性；通过改变油石比可以调节集料表面的自由沥青数量，来增强粘聚力进而提高其结构强度。

因此，本课题选取4.6%、5.0%和5.4%三种油石比，来研究油石比的不同对沥青混合料的水稳定性的影响。