沥青结合料的低温性能.ppt

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1、沥青结合料的低温性能交通工程学院张再侠第一节概述第二节沥青结合料的低温劲度模量第三节沥青的低温针入度第四节沥青的脆点与当量脆点第五节沥青的延度第六节沥青的低温收缩第七节沥青的直接拉伸试验第八节沥青的简支梁弯曲蠕变试验第九节沥青的低温粘度第十节沥青的玻璃化温度第十一节沥青低温抗裂性能指标的验证第一节概述沥青路面的开裂是各国道路界普遍关心的问题。路面裂缝的危害在于从裂缝中不断进入水分使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，产生卿浆、台阶、网裂，加速路面破坏。因此，提高路面的抗裂性能是沥青路面的重要课题。沥青混凝土面层温度开裂是路面破坏的主要形式之一一般认为，沥青路面的低温开裂有

2、两种型式:一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混凝土抗拉强度时造成开裂。温度开裂的另一种形式是温度疲劳裂缝。在我国，实际还存在第三种模式，是由于水泥、石灰、粉煤灰稳定类的半刚性基层收缩(温缩和干缩)或者已经开裂了的半刚性基层在裂缝部位的应力集中与沥青面层的低温收缩、荷载作用产生的综合作用，使温缩裂缝较多地产生。其中沥青面层的收缩起了主要的引发作用。这些裂缝实际上是温缩裂缝和半刚性基层收缩裂缝的反射性裂缝的综合裂缝。沥青路面的低温收缩裂缝与沥青结合料的低温品质及沥青混合料的温度收缩性能有关沥青路面的低温抗裂性能主要取决于沥青结合料的低温

3、拉伸变形性能，沥青结合料的性能起到特别重要的作用，其贡献率达到90%。这时的混合料非常坚硬，温合料的矿料级配对抵抗收缩变形导致的开裂无能为力，其贡献率充其量只有10%。针对沥青路面温度开裂问题，各国铺筑了许多试验路，研究影响温度开裂的因素，一致的结论是：沥青本身的特性是影响低温开裂的主要因素，并提出了表征其低温品质的指标，这些指标包括:沥青针人度、劲度、针人度指数PI、针入度粘度指数PVN、低温延度、弗拉斯脆点等。我国的研究情况：现行《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032-94)对重交通道路沥青技术要求规定用15℃延度评价沥青的低温抗裂性能。国家“八五”科技攻关专题选择了

4、10℃延度及当量脆点T1.2作为沥青低温抗裂性能指标，既有先进性，能反映沥青的低温抗裂性能，又具有实用价值，符合我国国情。第二节沥青结合料的低温劲度模型美国宾州试验路的结果证实，横向裂缝与沥青劲度最为相关。沥青结合料的劲度和沥青含量是解释温度开裂的关键性指标。沥青材料在路面服务条件下是粘弹性材料，在荷载作用下，应力与应变关系呈现非线型关系，为了能像普通固体材料采用弹性模量一样使用方便，采用劲度模量的概念。劲度模量是取决于温度和荷载作用时间而变化的参数。式中：б和ε—沥青材料所受到的应力和产生的应变;t—荷载作用时间;T—温度。首先沥青材料的劲度模量是温度的函数沥青材料的劲度

5、模量还是荷载作用时间的参数有几种情况:(1)通常意义上的时间（2）加载速率（3）换算时间在论述沥青结合料或沥青混合料的劲度模量(包括回弹模量)时，一定要说明温度和时间两个概念。将不同加载速率的试验结果一起比较，或者不考虑时间关系进行不同温度的模量换算往往是不合适的。在很低温度或快速加载情况下，沥青材料接近于弹性体，粘性成分的影响很弱，才有可能将时间的影响忽略不计。沥青结合料的劲度模量还可从VanderPoer诺漠图求出它取决于沥青的针人度指数PI、软化点及荷载作用时间，当为w级沥青(蜡含量高时)PI要从不同温度的针入度回归求出，软化点要用当量软化点T800代替。当沥青的粘度

6、已经测定时，沥青的劲度模量S可以简单地由下式求得:式中：б和ε—拉伸状态下的应力和应变;ω—应变速率;λ—拉伸粘度，它与通常的剪切粘度η存在三倍法则λ=3η，也就是说沥青的劲度相当于时间为3s时的粘度。Heukelom和Klomp提出的一个经验公式沥青混合料的低温劲度是决定是否开裂的最根本因素，而决定沥青混合料低温劲度的主要因素是沥青结合料的劲度和沥青在混合料中所占的比例。式中:Smix（t，T）、Sbit(t,T)—沥青混合料及沥青结合料在时间t和温度T条件下的劲度模量;Cv—沥青混合料中矿料体积含量。为了使沥青路面有良好的使用性能，希望在夏季高温季节有较高的劲度，而在冬

7、季低温状态下的劲度模量要小，首先需要选择适宜的油源，这一点已为世界所公认。原油品种对沥青性质起决定性作用，不同油源的沥青低温抗裂性能有很大的区别。第三节沥青的低温针入度沥青的针人度与沥青路面的使用性能具有密切的关系，针人度是我国选择沥青标号的最主要的依据。对油源相同或温度敏感性相同的沥青，针人度大即较稀的沥青有较低的劲度模量，比较稠沥青的路面裂缝少。沥青混合料的脆化点温度与5℃针入度有较好的相关关系，标准差仅为士2℃Gaw在研究了试验路的开裂情况后得出了从25℃和5℃针入度预测路面能够承受的最低开裂温度，如图2-3