热拌沥青混合料高温强度影响因素浅析

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1、热拌沥青混合料高温强度影响因素浅析万建中1艾克拜尔1海自玲2祁伟3刘浩31新疆交通科研院，乌鲁木齐830000；2新疆公路设计院，乌鲁木齐830000；3乌鲁木齐河滩快速路管理处，乌鲁木齐830000关键词：沥青混合料强度因素前言沥青混合料是一种复合粘弹性材料，它是由沥青、粗骨料、细骨料和矿粉以及外加剂所组成。夏季高温条件下沥青路面结构破坏主要是指沥青混合料在高温时由于其抗剪强度不足或塑性变形过大而产生路面车辙、推移等现象。目前沥青混合料高温强度和稳定性理论，主要是要求沥青混合料在高温时必须具有一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。沥青混合料的抗剪强度τ主要取决于沥青混合料的粘聚力c

2、和内摩擦角φ两个参数。通过三轴试验方法应用莫尔——库仑包络线方程：τ=С+σtgφτ——沥青混合料的抗剪强度（MPa）；σ——正应力（MPa）；С——沥青混合料的粘聚力（MPa）；φ——沥青混合料的内摩擦角（rad）。通过公式，我们看出沥青混合料的粘聚力c和内摩擦角φ决定了混合料的抗剪强度，而影响热拌沥青混合料抗剪强度的原因主要有以下方面：1沥青粘度的影响沥青混合料是一个具有多级空间网络结构的分散体系，从最细一级网络的结构来看，它是各种矿质集料分散在沥青中的分散系，因此它的抗剪强度与分散相的浓度和分散介质粘度有着密切的关系。在其它条件不变的条件下，沥青混合料的粘聚力c是随着沥青

3、粘度的提高而增加的。因为沥青的粘度间接反映出沥青内部的沥青胶团相互位移，是其分散介质抵抗剪切作用的抗力，所以沥青混合料受到剪切作用时，特别是受到短暂的瞬时荷载时，具有高粘度的沥青能赋予沥青混合料较大的粘滞阻力，因而具有较高抗剪强度。2沥青与矿料化学性质的影响在沥青混合料中，沥青与矿料交互作用是物理化学过程。沥青与矿料交互作用后，沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列，在矿粉表面形成一层一定厚度的扩散剂化膜。在此膜厚度以内的沥青称为“结构沥青”。在此膜以外的沥青称为“自由沥青”。如果沥青颗粒之间接触处是由结构沥青膜所连结，这样促成沥青具有更高的粘度和更大的扩散融化膜的接触面积，因而

4、可以获得更大的粘聚力。如果颗粒之间接触处是自由沥青所联结，则只具有较小的粘聚力。沥青与矿料相互作用与矿粉的性质有关，在不同性质矿粉表面形成不同组成结构和厚度的吸附溶化膜，在石灰石粉表面形成较为发育的吸附溶化膜，具有较高的粘聚力。经过大量相关实验证明，在石英石粉表面则形成发育较差的吸附溶化膜。所以，矿粉必须是由碱性石灰岩矿料加工而成，也可用水泥或石灰粉代替。3矿料比表面的影响结构沥青的形成主要是由于矿料与沥青的交互作用，而引起沥青化学组分在矿料表面的重新分布。如在相同的沥青用量条件下，与沥青产生交互作用的矿料表面积愈大，则形成的沥青膜愈薄，则在沥青中结构沥青所占的比率愈大，因而沥

5、青混合料的粘聚力愈高。在普通沥青混合料中(例如:AC-16I)矿粉用量占7%左右，其表面积却占矿质混合料的总表面积的80%以上，所以矿粉的性质和用量对沥青混合料的抗剪强度影响很大。矿粉用量改变，沥青混合料马歇尔试验各项技术指标也将随着发生变化：沥青混合料的密度随矿粉用量的增加而增加；稳定度和饱和度随矿粉用量的增加而提高；空隙率随矿粉用量的增加而减少；沥青混合料的软化点指标随矿粉用量的增加而提高。但是，矿粉用量不宜过多，一般矿粉用量与沥青用量之比1～1.6较为适宜。若矿粉用量过多，对沥青混合料起到相反的作用，致使沥青混合料在碾压过程中不易稳定，甚至产生推移裂纹，给沥青混合料摊铺及

6、碾压带来困难。4沥青用量的影响在固定质量的沥青和矿料的条件下，沥青和矿料的比例是影响沥青混合料抗剪强度的重要因素。在沥青用量很小时，沥青不足以形成结构沥青的薄膜来粘结矿料颗粒，随着沥青用量的增加，结构沥青逐渐形成，沥青包裹在矿料表面，使沥青与矿料间的粘附力随着沥青的用量增加而增加。当沥青用量足以形成薄膜并充分粘附矿粉颗粒表面时，这时的沥青混合料具有最大的粘聚力。如果沥青用量继续增加，逐渐将矿料颗粒推开，在颗粒间形成未与矿粉交互作用的“自由沥青”，则沥青的粘聚力随着自由沥青的增加而降低。当沥青用量达到一定量时，沥青混合料的抗剪强度几乎不变，自由沥青起着润滑剂的作用，降低了粗集料的

7、相互密排作用，降低了沥青混合料的内摩擦角。如果沥青含量过多时，内摩擦角可降低到采用不同矿料也不会产生任何区别的程度，通过普通沥青混合料(AC-16I)的室内试验测试得出沥青含量与内摩擦角、粘聚力的关系见表1（对于普通90号沥青而言）。表1沥青含量与内摩擦角、粘聚力的关系表沥青混合料中沥青含量（%）残余孔隙率体积（%）内摩擦角（度）粘聚力（MPa）53.3300.1962.5300.1570.7190.06所以，我们在进行沥青配合比设计时，必须找到沥青薄膜达到最佳厚度时的油石比。根据多年的沥青