沥青与沥青混合料

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1、1.沥青的三大指标与沥青组分之间的关系 针入度： 是表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，反映在一定条件下沥青的相对黏度的指标。在 25和 5 秒时间内，在 100 克的荷重下，标准会垂直穿入沥青试样的深度为针入度，以 1/10 毫米为单位。 延性： 延度是评定沥青塑性的重要指标，延度试验是将沥青做成 8 字型标准试件，根据要求通常采用温度为 25 C、 15 C、 10 C、 5 C，以 50mm 每分钟（当低温采用 1cm 每分钟）速度拉伸至断裂时的长度（ cm） ,即为延度 . 延度越大，表明沥青的塑性越好。 沥青的软化点 ：试样在规定尺 寸的金属环内，上置规定尺寸和质量的钢球，放

2、于水 （ 5）或甘油（ 32.5）中，以 5 0.5 /min, 速加热，沥青试样逐渐软化，至钢球下沉达到规定距离 25.4mm）时的温度，以表示，它在一定程度上表示沥青的温度稳定性。 关系： 饱和分含量增加，可使沥青稠度降低，针入度增大；树脂含量增大，可使沥青的延性增加，在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加可使沥青获得低的感温性；树脂和沥青质的含量增加，可使沥青的粘度增加。 2、 沥青的针入度分级体系是根据沥青针入度的大小确定沥青所适应的气候条件和载荷条件。针入度 分级体系的主体是人们所熟悉的延度、针入度、软化点，辅以沥青的安全性指标闪点、沥青的纯度指标溶解度、沥青的抗老化性能指标薄膜烘箱

3、试验和对生产沥青所用原油的约束指标蜡含量等，构成了沥青的针入度分级体系。在针入度分级体系中，沥青针入度试验是测定沥青稠度的标准方法。 25的针入度给出了接近年平均使用温度下的沥青稠度。即使针入度分级体系中许多指标是经验性的和条件性的，但由于方法和所使用的仪器相对简单，易于普及，在一定程度上可以满足对沥青质量控制的要求，目前大多数国家的现行标准仍保留针入度分级体系。 黏度分级体系是根据 沥青或薄膜烘箱后的沥青在 60的黏度值来确定沥青的使用环境和使用条件。在该体系中， 60的黏度表征沥青的高温性能，体系中还给出了其他试验要求如25的针入度、 135的黏度等。相比于针入度分级具有一定的科学性与合理

4、性但是该粘度试验系统价格昂贵，试验时间较长，推广收到限制，但黏度试验仪器较简单，重复性好，所以在北美国家和日本的高黏度沥青中采用了该体系。 PG 分级体系直接采用设计使用温度表示适用范围，用最高路面设计温度下的动态剪切模量表征沥青的高温性能，用最低路面设计温度下的劲度和劲度随变形的变化速率表征沥青的 低温性能，用疲劳温度下的动态剪切模量表征沥青的抗疲劳性能用旋转薄膜烘箱试验和压力老化试验分别表征沥青的短期老化和长期老化性能。在确定 PG 等级时，要充分考虑气候条件及交通条件，有时需要提高一个或两个 PG 高温等级选择沥青的标号。不过对 PG 分级能不能完全解释沥青质量与使用性能的关系，能不能使

5、用于评价改性沥青还存在不少争议。 3.沥青高温稳定性的评价方法、影响因素、和改善措施 我国目前采用较多的方法为马歇尔实验法和车辙实验法。 马歇尔试验： 最早由 Brues Marshall 提出，后由美国陆军工程兵部队加以改进并添加 了一些测试性能，最终发展成了沥青混合料设计标准。由于马歇尔试验过程中试件的内部受力极为复杂且与路面沥青混合料的三向受力状态相差甚远，大量研究表明，马歇尔试验在评价路面高温稳定性方面存在严重的局限性，大多数国家认为用马歇尔方法设计的沥青混合料的稳定度和流值指标与实际路面相关性不好。 车辙试验： 试验方法最初是由英国道路研究所 TRRL 开发，由于试验方法简单、实验结

6、果直观，而且与实际路面车辙相关性较好，因此得到广泛应用。原理是通过采用车轮在板块状试件或在专门铺筑的的模拟沥青混合料路面结构上反复行走，观察和检测试块或 路面结构的反映。目前国内外普遍认为车辙试验是最能反映沥青路面实际抗辙槽能力的方法。 单轴静载蠕变试验 是一种相对简单的试验方法，但单轴蠕变试验花费的时间长，各研究者采用的试验条件不同，其试验结果差异较大，尤其是试验时必须保持试件恒定的温度和稳定的应力水平，实验要求比较高。 三轴重复加载试验 由于其具有侧向压力而比单轴试验更符合路面混合料的受力状态，但同时也需要更为复杂的设备完成，三轴蠕变试验过程所测定的数据包括蠕变劲度模量、回弹模量、动力模量

7、、泊松比、永久变形与荷载作用次数或作用次数的关系等，这些数据更能反映路 面的变形特性。 除此之外还有径向加载试验、弯曲蠕变试验、扭转剪切试验、简单剪切试验、大型环道、直道试验、野外现场试验。 影响因素： 1、集料级配 集料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度，直接影响沥青混合料的高温稳定性。单纯增大矿料粒径不一定能改善混合料高温稳定性，关键是形成良好的骨架嵌挤结构，并保持一定密实度。 2、沥青性质 沥青胶结料所提供的粘聚力大小与沥青混合料本身的性质，沥青用量及沥青与矿料之间的相互作用密切相关，沥青混合料在高温条件下的粘聚力与沥青本身在高温条件下的粘结力有关。沥青指标 中列入反映沥青

8、高温使用条件下的性能指标通常有两个：一个是软化点，一个是 60粘度。 3、沥青用量 矿料表面裹覆的沥青膜分为结构沥青与自由沥青，沥青用量太低，沥青混合料难以压实，使其抗车辙能力差；而随着沥青用量的增加，自由沥青所占的比例越来越大，其润滑作用也越来越强，使沥青混合料的高温稳定性急剧下降。因此为保证沥青混合料的高温稳定性应限制沥青膜厚度，通常情况下，沥青膜厚度为 8 15 m 是可接受的一个范围 ,这种情况下颗粒之间接触处由扩散结构膜所联接，促成沥青具有更高的粘度和更大的扩散结构膜的接触面积，从而可以获 得更大的颗粒粘聚力。 4、孔隙率 空隙率较大的沥青混合料容易产生压密变形，增加其密实度可增加矿

9、料颗粒间的接触压力，从而提高其抗车辙能力。但当空隙率低于某临界值时，继续减小空隙率，反而会使沥青混合料抗车辙能力降低。 5、交通及气候条件 交通条件对沥青路面高温性能的影响有荷载、轮胎气压、行驶速度、渠化交通等。 荷载 对沥青路面高温车辙的影响是不言而喻的，重载车、超载车更是加快了沥青路面车辙的形成。 轮胎气压 是适应行车荷载的，荷载越大则轮胎气压越高，车辆超载必然引起轮胎气压增加，其对车辙的影响与荷载是一致的。 行驶 速度 对车辙的影响主要反映在荷载的持续作用时间上，车辆行驶速度越小，荷载作用时间越长，相同交通量所引起的路面变形越大。 渠化交通 也加速了沥青路面的变形。气候条件对沥青路面高温

10、性能的影响归根到底反映在温度上，有资料表明：在 40 60范围内，沥青混合料的温度每上升 5，其变形将增加 2 倍。 改善措施： 针对材料、设计、施工及气候荷载等方面进行改善。 1.材料 1） 集料 对于高等级公路或一些重要路段，应该首选高质量的集料，特别是表面两层沥青混合料，应采用坚硬、表面粗糙、破碎、颗粒接近立方体的集料。 2） 沥青结合料 对于 细粒式或中粒式密集配沥青混合料适当减少沥青用量有利于抗车辙，对于粗粒式或开级配沥青混合料在考虑车辙因素时应综合考虑级配，集料对沥青的吸收性、集料与沥青间得粘聚力、混合料的孔隙等。 2、 设计 1） 级配 就目前规范而言公称最大粒径 13mm 及

11、16mm 的适合于铺筑表面层， 20mm 及25mm 适合于铺筑中面层或者下面层，适当提高中粗集料的用量，对改善高温性能有利，另外限制砂的含量尤其是细纱的用量这点值得借鉴。 2） 混合料 在进行混合料设计时，可有意识地按较多的重载车辆、较大的轴载、较高的轮胎气压进行设计与实验室验证。 3.施工 针对 不同混合料采用不同的施工方法，除了把握好材料的质量以外，最重要的两点是控制好控制温度和压实。 4.SMA： 1.在材料结构组成上， SMA 的主要特点可以归纳为三多一少，即粗集料多，矿粉多，沥青用量多，细集料含量少，掺有纤维稳定剂可以防止沥青析漏，材料质量性能要求高。粗集料含量高能形成相互嵌挤的骨

12、架，而由细集料、矿粉和纤维稳定剂形成的沥青玛瑅脂含量充分足以填充粗集料的剩余孔隙，使之形成一种骨架 -密实型结构。 2.在路用性能特点上，由于 SMA 特殊的材料结构特点，该混合料具有优良的路用性能。一般沥青混合料的高温稳定 性、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳性能、耐久性以及表面服务功能等都是相互矛盾、相互制约的，以往的 AC、 AM、 AK 等结构都难以调和这些矛盾，而 SMA恰好集中了这些混合料的优点，形成了性能优良的路面结构。 3.由于 SMA 采用间断级配，而且要求矿质骨架能真正形成“石 -石”接触的骨架，对矿料级配设计和施工拌和质量控制均非常严格，施工中摊铺应特别强调防离析的措施，总之，这种混合料的施工技术含量较高。