高速公路沥青混合料检测性能及指标

高速公路沥青混合料应具备的性能评价指标及影

响因素

作者：冯光营

摘要:我国沥青路面的发展历史虽然只有十几年,但是在高速公路的发展过程中公路路面由过去的表面处治、 贯人式路面跃为沥青混凝土面层,然而新的经济发展带来的交通量剧增、 超载严重,使许多高速公路建成不久就发生了早期破坏。因此提高高速公路沥青混合料的路用性能显得重要，从沥青混凝土的高温稳定性，低温抗裂性，耐久性，抗滑性，以及施工和易性来研究沥青混凝土。

关键词：高速公路 沥青混合料 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性 抗滑性 施工和易性

Highway asphalt mixture should have the performance evaluation index and

influencing factors

fengguangying

Abstract：The development history of the asphalt in China although only ten years, but on the highway in the process of

the development of highway pavement from the surface treatment, and through one type YueWei pavement of asphalt concrete pavement, however the new economic development will bring traffic volume excursion, overload and serious, make many highways built soon happened early destruction. Therefore improve highway asphalt mixture road performance is important, this article from asphalt concrete of high temperature stability, low temperature crack resistance, durability, skid resistance, as well as construction workability to study the asphalt concrete.

Keywords: highway asphalt mixture at high temperature stability low temperature crack resistance durability skid resistance construction workability

引言

据调查,美国于20 世纪80年代,沥青路面的设计使用寿命为20 年, 但实际使用寿命为8~ 12 年; 而我国的高速公路沥青路面的设计使用寿命为15 年,可是大部分高速公路的通车时间不长,仅 2~ 3 年,沥青路面就出现大面积的破坏, 甚至有的不到一年就出现大面积的严重破坏。究其原因就是沥青混合料在实验室配合比试验中，其性能指标不能满足实际要求，下面就沥青混合料路用性能指标及其影响因素进行论述。

承受车荷载重复作用的能力

1.4抗滑性：它是保障公路交通安全的一个重要因素，特别是行驶速度高的高速公路。

1.5施工和易性：它是沥青混合料在施工工程中施工的难易程度的指标。

2高速公路的性能指标

2.1高温抗车辙性

高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下, 能够抵抗荷载的反复作用, 不发生显著永久变形(不可恢复变形如车辙、 波浪及推移拥包等) , 保持路面平整的特性。沥青混合料的高温稳定性的形成主要来源于矿料的嵌挤作用和沥青的高温粘度, 有研究认为,沥青混合料的高温抗车辙性能, 集料的因素约占 70%而沥青约占30%。矿料颗粒的嵌挤作用主要与集料级配、 颗粒特性有关,多级嵌挤混合料组成结构显然比密实悬浮结构高温稳定性优越,破碎的碎石具有丰富的棱角和发达的纹理构造,经压实后颗粒之间能形成紧密的嵌锁作用, 有利于增强混合料的稳定性。沥青高温粘度大, 与集料的粘附性好, 在高温下仍能保持足够的粘滞性, 使混合料具有一定的强度和劲度,而不致出现过大的变形;因此控制好沥青混合料中的油料比，集料的级配，有利于提高混凝土的高温

１高速公路沥青混合料路面发生的

病害

沥青混凝土路面，使用沥青结合料，因而增强了矿料件的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到了提高。然而随着我国交通量的逐年增加，也使沥青路面出现多种病害，沥青混合料路面的常见病害有裂缝，车辙，松散剥落，表面磨光等。对此急需提高混凝土的性能。其性能包括：

1.1高温抗车辙性能：它是抵抗路面流动变形的能力。 1.2低温抗裂性能：它是抵抗低温收缩裂缝的能力。 1.3耐久性：它是使用过程中抵抗不利环境因素的能力及

稳定性。 2.2低温抗裂性

当冬季气温降低时,沥青面层将产生温度收缩应力。但是在一般情况下, 由于沥青混合料具有应力松驰的能力,所产生的温度应力会随时间的延长而逐渐松驰减小, 不会对沥青路面产生较大的危害。然而,如果气温急剧降低,沥青路面的温度在短时间降低过快,沥青路面层内产生较大的收缩应力, 而且随着温度的下降,沥青路面的刚度增大(沥青老化同样引起混合料刚度增大) ,松驰能力降低, 使层内的温度收缩应力来不及松驰释放,当收缩拉应力超过混合料的容许拉应力或容许拉应变时, 沥青面层会发生断裂,使路面产生自上向下发展的横向裂缝, 简称低温裂缝。

相关的试验主要包括: 等应变加载的破坏试验,如间接拉伸试验、 直接拉伸试验;低温收缩试验; 低温蠕变弯曲试验; 受约束试件温度应力试验; 应力松弛试验等。影响沥青混合料低温性能的最主要因素是沥青的低温劲度,而沥青粘度和温度敏感性是决定沥青劲度的主要指标。对于相同油源的沥青, 针入度较大、 温度敏感性较低的沥青低温劲度较小,抗裂能力较强,所以,在寒冷地区可采用稠度较低、 劲度较低的沥青,或采用稠度更低、 劲度更低的基质沥青。使用橡胶类或热塑性橡胶类改性从而获得松弛能力、变形能力更强的改性沥青。 2.3沥青混合料的耐久性

耐久性有两层意思: 一是沥青路面在反复荷载的作用下,有良好的耐疲劳性能,能够经受车辆千万次的作用而不过早地出现疲劳裂缝;二是沥青路面在阳光和大气自然因素的作用下,有良好的抗老化能力。

沥青混合料在拌制过程中将发生明显的老化,其中,包括沥青热态运输、 储存、 配油釜中调配、 加热升温以及在拌缸内与热集料混和过程中引起的老化。沥青路面的老化, 主要是所含沥青的老化, 这表现为回收沥青针入度减小、 软化点提高、 延度大幅度降低。研究表明, 沥青路面中不同部位的沥青老化程度有明显的差别,在承受重交通荷载作用的路中车道上,沥青老化速度反而比不承受交通荷载作用的路边慢;沥青路面的老化速率与外界条件和沥青混合料的组成结构有关。在日照时间长而又气温高的地区,沥青路面老化速度较快, 而在气温较低、 日照又短的地区, 沥青路面的老化速度则较慢。沥青混合料的空隙率对其老化的速率有很大影响,空隙率越大,老化越快;沥青混合料集料表面沥青膜的厚度对混合料的老化也有影响, 增加混合料的沥青用量,提高沥青膜的厚度将有效增强混合料的耐久性。 2.4沥青混合料的抗滑性

雨天沥青路面的滑溜是道路交通事故的主要原因,在高等级公路行车速度高的情况下,保证路面有足够的粗糙

度, 增强抗滑性是非常重要的。沥青路面表面的纹理构造分为微观构造和宏观构造。微观构造是指路面集料表面水平方向0~ 0. 5 mm、 垂直方向0~ 0. 2 mm 的微小构造。微观构造的尖峰值对于在潮湿条件下穿透表面的水膜是必要的, 以便使轮胎与路面保持紧密的接触。集料颗粒之间的凹凸则为宏观构造。沥青路面的抗滑性与所用矿料的表面构造深度, 颗粒性状与尺寸,抗磨光性有着密切关系。矿料的表面构造深度取决于矿料的矿物组成、 化学成分及风化程度; 颗粒形状与尺寸跟矿务组成和加工方法相关; 抗磨光性则受到上述所有因素加上矿粉成分硬度的影响。因此,用于沥青路面表层的粗集料应选用表面粗糙、 坚硬、 耐磨、 抗冲击性好的碎石或破碎砾石集料。微观构造用集料的磨光值表征, 宏观构造用压实后的路表构造深度试验评价。构造深度试验是将25 ml 的0. 15~ 0. 3 mm 标准干砂摊铺在路面上,然后用底面贴有橡胶片的推平板, 仔细地将砂摊平成圆形,量取其平均直径。砂的体积与砂摊铺的平均面积的比值( TD) 即为路面宏观构造深度,也有称路面纹理深度。 2.5施工和易性

沥青混合料应具备良好的施工和易性,能够在拌和、 摊铺与碾压过程中, 使集料颗粒保持分布均匀, 表面被沥青膜完整均匀的覆盖,并能被压实到适宜的密实度。沥青混合料摊铺时良好的工作性是材料本身必须具有的基本性能,目前只以不低于摊铺温度来保证混合料的质量要求,没有一个评价指标来评价沥青混合料的工作性。施工和易性是指沥青混合料摊铺和碾压工作的难易程度,和易性良好的混合料容易进行摊铺和碾压。从混合料的组成来看, 影响和易性的关键是混合料级配情况, 如粗细颗粒相距过大, 缺乏中间尺寸,混合料就容易分层;如果细料太少, 沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面, 细料太多, 会使拌和困难;当沥青用量过少,矿粉过多时, 混合料不易压实,反之,沥青用量过多, 或矿粉质量差时, 则易使混合料黏结成团,不易摊铺。因此, 为修筑优良的沥青路面, 沥青混合料必须具有优良的和易性, 必须根据路面所处的地理、 气候情况, 进行合理的组成材料设计,才能保证其施工过程中的施工质量此外,拌和设备、 摊铺机械和压实设备的配置对沥青混合料的施工和易性有一定影响, 应结合施工环境、 施工方式和施工水平总体考虑。

结语

沥青混合料是一种被广泛应用的铺筑材料, 但因其材料、 温度和施工工艺等都对其性能有影响,因此, 对其性能的研究至关重要, 本文主要从施工、 设计和试验等几方面探讨沥青混合料的路用性能。

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