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沥青稳定度简单来说是指沥青混合料在高温条件下承受破坏荷载能力。影响沥青混合料高温性能的因素很多,可归纳为内在因素和外部条件内在因素主要反映在材料本身的质量上,而外部条件则主要包括气候条件和交通条件。 当外部条件与材料的内在因素结合在一起时就会对沥青路面产生综合影响。
沥青:一类有机胶凝材料,由复杂的高分子碳氢化合物,及其非金属衍生物的混合物组成,呈溶液溶胶、溶疑胶或凝胶物;分为地沥青和焦油沥青。色黑而具光泽,常温下呈液态,半固态或固态。溶于二硫化碳、四氯化碳、苯和其他有机溶剂,加热后能熔化而放出特殊气味,有粘性、塑性、延展性、不透水性、耐化学侵蚀性和大气稳定性等,是制作沥青混凝土乳化沥青、防水卷材、防水涂料、油膏等的原料,常用于铺筑路面、工业建筑和民用建筑、水利工程以及油漆工业、塑料工业、电器绝缘、金属和木材的防锈防腐等。
沥青的有关特性如下:
(沥青)针入度:沥青试样在规定的温度、时间和荷载条件下,标准针垂直贯入试样中的深度,以1/10mm计。
(沥青)黏(滞)度:沥青试样在规定的温度下,通过规定尺寸的流孔流出规定体积所需的时间,以秒计。
(沥青)软化点:沥表试样在规定条件下测定其达到某种稠度时的温度。
(沥青)延度:沥青试样在规定的温度和拉伸速度条件下被拉断时的长度以cm计。
闪点:沥青或油类按规定试验方法加热,液面产生的易燃气体遇火初次出现一瞬即灭的闪火时的温度。
(沥青)溶解度:沥青在规定的有机溶剂中可溶解部分的重量占原重量的百分比。
(沥青)热稳性:沥青混合料成型后在高温条件下能保持稳定的能力。
沥青稳定碎石:沥青混合料的一种,用沥青和碎石拌制而成,碎石颗粒可尺寸均一,亦可适当级配。在碎石中还可加入少量矿粉,经压实后具有一定强度,其稳定性大大增强,故称为沥青稳定碎石,但孔隙率较大。
嵌缝:一种处理裂缝的措施,常用浆砌片或混凝土作为嵌补材料,施工前应注意将表面风化层和碎屑清除干净并整理基础,开凿至足够宽度且作成具有反坡的形式台阶,然后进行嵌补,其特点是施工简便易行,效果良好。
喷油:防护路基坡面的一种措施,将油质材料通过人工或机械方法喷射到边坡坡面上以形成保护层,厚度一般不小于2cm。优点是固结强度大、效果好、施工简便、速度快。缺点是喷油量大、成本较高。适用于易风化但尚未严重风化的岩石边坡,坡度和高度不限。
撒料:一种撒布于油毡毡面防止毡面粘结的一种处理方法。分粉状撒布料、细碎片状撒布料和粒状撒布料三种,细碎片状撒布料和粒状撒布料除能防止毡面粘结外,还能使防水层的表面起隔热、遮光、提高油毡抗老化等性能。
喷洒机喷油、人工摊铺撒料:指在处理沥青稳定碎石基层时,利用喷洒机将沥青油喷洒在路基坡面上以形成保护层防止风化,利用人工摊铺沥青稳定碎石,使之能牢固的粘结在沥青油上,增加路基的抗压强度,提高地基土的强度,从而保证基层的稳定性。是一种很有效的铺垫地基的方法,适应于高级、次高级道路工程。
沥青混合料类型的影响
集料粒径对沥青混合料的高温稳定性有相当的影响,实验结果表明,在最佳沥青用量时, 在不同粒径的混合料中,中粒式沥青混凝土的高温抗车辙能力最好, 其次是细粒式, 粗粒式的反而最差。这是由于路面成型时,集料在混合料中的存在状态完全是随机的,但是随着交通荷载的不断碾压,颗粒排列进行重分布, 并趋于稳定状态,在这个过程中,混合料必然发生变形,这可能是集料较粗的混合料变形较大的缘故。有人认为间断级配的沥青混合料的高温稳定性优于密级配沥青混合料, 其实也不一定,据 SHRP 的研究,在通常情况下,合理的密级配混合料的高温稳定性要优于间断级配的混合料,只有SMA 是例外。
原材料性质
沥青的粘度和沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个主要因素,沥青粘度越大,沥青与矿料之间的粘附性越好,那么混合料的高温稳定性越好,因此,选用粘度大的沥青和非酸性矿料可以提高混合料的高温稳定性和强度。较高的高温稳定性和较高的强度会产生较高的抗车辙能力;沥青改性是一种提高沥青高温稳定性的有效手段, 实验证明, 改性沥青混合料同标准沥青混合料相比车辙深度有明显减少。矿物集料的表面纹理、形状和级配可以影响混合料的孔隙结构,即:孔隙的大小、形状与连贯状况以及沥青的用量和沥青同集料的相互作用情况,因而可以对车辙的大小表现出不同的影响。采用洁净坚硬的碎石,硬度大、棱角尖锐的砂以及高质量的矿粉对于抵抗永久性变形十分有利 。
沥青用量
沥青用量的多少直接影响着混合料中矿粉的骨架与嵌挤作用,对沥青混合料的抗车辙能力起着至关重要的作用。沥青用量过大,游离沥青较多,便削弱了矿粉之间对高温稳定性起决定性作用的嵌挤力,从而使混合料易于产生流动变形而形成车辙;沥青用量过低,混合料坚硬松散难以压实,也影响沥青混合料的抗车辙能力。
矿料级配
为探讨集料级配对车辙大小的影响,有关研究人员将集料分为过细级配组、细级和粗级配组三种。细级配组由 25 %天然砂和原生集料组成;过细级配组是将 2 %的矿料加到细级配组中;粗级配组是由原生集料组成, 同时进行环道试验。结果表明:热拌沥青混合料在最佳沥青含量、8 %空隙率时粗级配有较大的车辙深度,过细组配次之,细级配组车辙深度最小。单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力,而良好的级配却因增加了矿料之间的嵌挤力,而提高了混合料的高温抗车辙能力 。在 Superpave 设计方法中通过限制区来划分适应重交通的矿料级配和适应中、轻交通的矿料级配,具有明显意义。
空隙率
在进行沥青混合料配合比设计时,对空隙率的选择一般都是根据当地材质和经验进行的。 当选择混合料空隙率过高时,提高其密实度可增加骨料间的接触压力,从而提高路面抗车辙能力,相应地沥青和矿粉用量也要增加,从而又削弱其抗车辙能力。当空隙率小于某一临界值后,继续减小空隙率,会使得混合料内部没有足够的孔隙来吸收材料的流动部分,必然造成混合料外部的整体变形,从而形成车辙。大量实验表明: 各种级配的混合料在最佳沥青含量时, 随空隙率的增大车辙均有所增加。 同时证明 :沥青混合料的空隙率不得小于 3 %的控制值,相对而言4%是较适宜的空隙率推荐值。
荷载作用大小
试验结果证明:车辆超载加快路面的损坏。资料表明,在不同的轴载作用下, 重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多 轴载超过1 倍, 其车辙要达到10 倍~ 15 倍。
荷载作用时间
在长大纵坡上坡路段,由于车辆行驶速度慢,荷载作用时间长,其车辙出现的时间比其他路段短,情况比其他路段严重。有资料表明: 道路交叉口停车点的车辙通常为正常行驶路段的 2 倍~ 5倍。
环境气候
当气温较高时,沥青混合料表现强度降低容易产生车辙。各种试验均表明:路表温度升高车辙增加快,对半刚性路面的车辙,加载试验也证明了这一点。 这是因为沥青粘度的大小反映了沥青抵抗蠕变的能力,当温度升高时沥青粘度变小,其抵抗蠕变的能力下降,在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。通过室内试验,定量说明了沥青混合料的不同温度条件下的车辙变形特性,温度升高,沥青混合料的变形速率加快,车辙增大。当路面积水或路面结构含水量增加时,沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或损坏,在行车荷载和水分的联合作用下,这种损坏会明显加剧,从而导致沥青路面产生较大的车辙。
是,动稳定度越大混合料性能越好,抗车辙能力越强
我国研究车辙变形的指标为动稳定度,动稳定度的含义是指沥青混合料在高温条件下(试验温度一般是具有代表性的60℃),混合料每产生1mm变形时,所承受标准轴载的行走次数。沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而...
是,动稳定度越大混合料性能越好,抗车辙能力越强
沥青混合料动稳定度温度特性分析
为了分析沥青混合料动稳定度的温度特性,对选用的2种沥青、3种矿料级配的沥青混合料进行不同试验温度条件下的车辙试验,并利用给出的BoltzmannS形成长曲线模型,量化分析沥青混合料动稳定度变化规律,提高了传统的60℃动稳定度的适用性。试验结果表明:沥青混合料“动稳定度一试验温度”试验结果与BoltzmannS形成长曲线有良好的相关性,不同沥青种类及混合料类型条件下曲线拟合的相关系数均在0.97以上;沥青混合料动稳定度随温度变化而产生突变的温度节点出现在软化点附近0~5℃,并且在选用的温度范围内,改性沥青混合料对环境温度的敏感程度整体上要大于基质沥青混合料。
采用全程动稳定度评价沥青混合料高温稳定性
在现有车辙试验的基础上研究新的方法对沥青混合料的高温稳定性进行准确评价,对现行高温稳定性评价方法的缺陷进行分析,确定采用动稳定度DS进行判定的误差来源。提出采用全程动稳定度DSWP进行沥青混合料高温稳定性的判定,对AC-13、AC-20、SMA-13、SMA-20、ATB-25等5种级配在不同成型荷载(500,700,900N)及不同控温条件下(1,3,5 h)进行车辙试验并计算现行动稳定度DS和全程动稳定度DSWP,以此检验2种方法的评价准确性。结果表明:全程动稳定度DSWP考虑了试件的总体变形,测试结果与混合料的实际抗车辙能力的一致性强于现行动稳定DS,采用全程动稳定度DSWP可以更加有效的进行沥青混合料高温稳定性的判定。
沥青混凝土残留稳定度不合格的原因及防治措施:
1.形成原因:
(1)4号粉尘含量过高,砂当量不合格。
(2)矿粉亲水系数不合格。
(3)用油量偏低。
(4)小于0.075mm部分与沥青用量的比例超标。
(5)试验方法不规范。
2.防治措施:
(1)选用合格的原材料进行施工。
(2)严格控制好沥青用量,确保油石比符合要求。
(3)规范油石比检测试验操作方法。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。