沥青混合料高低温性能间的自然辨证关系

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 沥青混合料高低温性能间的自然辨 证关系 摘要结合沥青混合料高温稳定 性和低温抗裂性的影响因素，分析了沥 青混合料的高温稳定性和低温抗裂性之 间的矛盾。最后提出抓住事物的主要矛 盾，用辩证的眼光去解决沥青混合料高 低温性能间矛盾的问题。 中国论文网 /2/view-12870808.htm 关键词 路面工程；自然辨证关 系；沥青路面；胶结料；高低温性能 中图书分类号U416.217 文献标 识码 B 文章编号： AbstractWith the factors between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 mixtures, analysis of the contradictions between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt mixtures. Finally, grasp the principal contradiction, to solve the question between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt mixtures by using a dialectical perspective. Keywords Pavement Engineering；Dialectical relationship between nature；Asphalt Pavement；Binder；high and low temperature performance 近几年来，公路建设突飞猛进， 对国民经济和社会发展起着至关重要的 作用，沥青路面在这个过程中发挥了重 要作用，特别是在高等级公路的建设中 沥青材料得到了广泛的应用。在高等级 公路建设中，沥青路面作为一种无接缝 的连续式路面，由于其自身的诸多优点， 多年来一直受到世界各国的重视。美国 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的高速公路约 93%为沥青路面， 日本 高速公路中沥青路面约占 94%，在全世 界范围内，约有 80%的路面为沥青面层。 迄今为止在我国建成的高等级公路中， 沥青混凝土路面约占 75%。由于各种材 料本身存在着各种复杂辨证关系，沥青 材料也不例外，这使得沥青材料在路面 的应用过程中存在着这样或那样的矛盾， 例如高温性能和低温性能的矛盾、路面 抗滑性和行车舒适性的矛盾等等，这些 由于材料自身的辨证关系而引发的问题 严重影响了沥青路面的使用性能和使用 寿命。 本文将结合国内外关于沥青材 料在沥青路面应用的最新研究成果，对 沥青混合料在路面工程的应用中存在高、 低温性能的具体辨证关系进行总结和探 讨，力求对沥青材料在路面工程的应用 中的辨证关系有一个更加全面深入的理 解。 1 沥青混合料高温稳定性 1.1 沥青混合料高温稳定性的简 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 述 高温稳定性是指沥青混合料在 高温条件下，能够抵抗车辙荷载反复作 用，不发生显著永久变形，保证路面平 整度的特点。沥青混合料的高温温度性 不足会导致沥青路面出现车辙、波浪、 以及拥抱等病害。 在交通量大，重车比例高和经 常变速路段的沥青路面上，车辙是最严 重、最有危害的破坏形式之一。车辙所 导致的路面病害极大地降低了道路服务 水平，严重病害甚至影响行车安全。美 国沥青协会路面设计方法中规定了路面 允许平均车辙为 13 毫米；英国 Nottingham 大学的研究将行车出现深度 为 10 毫米的车辙作为路面临界破坏状 态，当车辙深度达到 20 毫米时，认为 路面已经完全破坏；在我国，同济大学 曾采用 Delphi 法对道路工程界部分专家 开展咨询，对于高速公路，容许车辙深 度取 10-15 毫米。 沥青路面的车辙按目前国内外 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 的研究分为四种类型：结构型车辙、压 密型车辙、磨耗型车辙、失稳型车辙。 结构型车辙是由于沥青路面下的基层设 计应变不足，以致于路基产生变形，导 致路面结构破坏，产生车辙。压密型车 辙是由于沥青面层各层沥青混合料在施 工时压实度不足，实际空隙率超出了设 计空隙率，在路道开放后，重载及渠化 交通，对沥青混合料进行逐密碾压，产 生的无两侧隆起的车辙。磨耗型车辙是 汽车在行驶的过程中，轮胎磨耗产生的 车辙。失稳型车辙是由于重载或爬坡的 原因，在沥青面层内部产生的剪切应力 超出了混合料的抗剪强度，产生了两侧 隆起的车辙。 1.2 高温稳定性的影响因素 (1)气候因素 由于沥青是一种感温性的材料， 使得沥青混合料也成为温度敏感性材料， 在不同的温度条件下，沥青混合料路面 会表现出截然不同的力学性质，较高的 温度会使沥青混合料的劲度模量和抗剪 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 能力降低，从而在车辆荷载作用下出现 高温稳定性问题。气候对沥青路面高温 稳定性的影响是通过沥青路面混合料力 学性能来起作用的，因此，不同地区在 修筑沥青路面时，一定要根据当地的气 候特点和当地的实际经验来选择沥青以 及进行结构和材料设计。 （2）荷载因素 荷载对沥青路面的高温稳定性 作用主要体现在：荷载的大小，重载和 超载是沥青路面产生车辙和其它高温病 害的重要因素之一，国内外的调查资料 表明：在交通量组成中，重载占有较大 比例的路段上，沥青路面的高温病害要 比其它路段严重得多。 （3）材料因素 沥青混合料高温稳定性的形成 主要来源于集料间的嵌锁作用及沥青的 高粘度。 在沥青混合料的组成材料中， 集料性质对沥青混合料高温性能影响是 至关重要的。采用表明粗糙、多棱角、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 颗粒接近立方体的碎石集料，通过压实 来增加集料间的嵌锁力。 沥青粘度越大与集料粘附性越 好，相应的沥青混合料的抗高温变形能 力就越好。可以使用适当的改性剂来提 高沥青的高温粘度，降低感温性，提高 沥青混合料的粘结能力，从而改善沥青 混合料的高温稳定性。 （4）结构因素 沥青路面的结构因素对高温稳 定性的影响主要表现为：(1)沥青层厚度， 沥青层的厚度是产生沥青路面高温病害 的基础，沥青层越厚，可能产生的车辙 越严重，反之则较轻。 (2)基层的类型， 第一是基层的刚度，大刚度的基层会使 沥青面层在车辆荷载作用下受到更大的 冲击力，从而，使沥青路面更容易产生 高温问题：第二是基层的导热性能配， 不同的基层导热性能会影响面层的温度 场，从而改变面层的力学性能，改变沥 青面层的高温性能。 四种车辙类型中的磨耗型车辙、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 失稳型车辙是与沥青混合料本身的性能 有关，其中磨耗型车辙主要是因为沥青 胶结料本身的联接力不良而引起的，因 此，采用高粘度沥青胶结料可以减少此 类车辙的产生；失稳型车辙则是由于混 合料自身级配不良，沥青用量过大或原 材料性能抗压碎值不足而引起的破坏， 该类破坏采用骨架型级配曲线可以减少 车辙的出现。 总之，沥青路面高温稳定性影 响因素是多方面的：由气候的、有荷载 的、有材料的、有结构的。因此、要解 决沥青路面的高温稳定性问题，必须结 合工程的实际情况，综合考虑上述各种 因素，同时兼顾沥青混合料的抗疲劳、 抗低温、抗水损害等因素，来选择材料 和进行组成设计。因此，为了减少车辙 的发生，则要求沥青混合料为成骨架密 实型沥青混凝土，要求胶结料为高粘改 性沥青，要求适当减少油石比。 2 沥青混合料低温抗裂性 2.1 低温抗裂性的简述 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 当冬天气温降低时，沥青面层 将产生体积收缩，而在基层与周围材料 的约束作用下，沥青混合料不能自由收 缩，就会在结构层中产生温度应力。由 于沥青混合料具有一定的应力松弛能力， 当降温速率较慢时，所产生的温度应力 会随着时间逐渐松弛减小，不会对沥青 路面产生较大的危害。当气温骤降时， 所产生的温度应力来不及松弛，当温度 应力超过沥青混合料的允许应力值时， 沥青混合料被拉裂，导致沥青路面出现 裂缝造成路面的破坏。因此要求沥青混 合料具备一定的低温抗裂性能，即要求 沥青混合料具有较高的低温强度或较大 的低温变形能力。 目前用于研究和评价沥青混 合料低温抗裂性的方法可以分为三类： 欲估沥青混合料的开裂温度；评价沥青 混合料低温变形能力和应力松弛能力； 评价沥青混合料断裂能。 2.2 低温抗裂性的影响因素 （1）材料的性质 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 沥青混合料低温抗裂性受材料 性质的影响表现在：1、基层材料收缩 性愈小，面层裂缝愈少。基层上的透层 油以加强与面层的粘结，对抗开裂是有 好处的，基层材料种类对沥青面层的裂 缝率有明显影响。2、沥青混合料的性 质是影响沥青路面温度最主要的原因， 沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面 是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是 决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性 能指标中，影响更大的是温度敏感性， 温度敏感性大的沥青更容易开裂。 （2）气候条件 极端最低温度、降温速率、低 温持续时间、升降温循环次数是气候条 件影响沥青路面温缩裂缝的四大因素。 （3）交通量和车载类型 半刚性基层中的最大拉应力， 通常是由最重的车轮荷载产生的，并且 对于半刚性路面，不同轴载对路面的破 坏作用远不是 4 次方的关系，而是 11 次方13 次方的关系，即使是通过次方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 数较少的重荷载也对路面破坏起着决定 性的作用。 总之，影响沥青混合料的低温 劲度的因素是多方面的，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。通常， 密级配沥青混合料的低温抗拉强度要高 于开级配的沥青混合料，但是粒径大、 空隙率大的沥青混合料内部微空隙发达， 应力松弛能力略强，温度应力有所减小， 两方面的影响相互抵消，故沥青混合料 的这两种级配类型与沥青路面开裂程度 之间没有显著关系。在实际应用中采用 适量增加油石比、采用粘度较低的沥青 等方式来提高沥青的低温抗裂性能。 3 沥青混合料高低温性能的辩证 关系 沥青混合料的高温稳定性要求 混合料级配采用骨架密实型的，适量控 制沥青用量，尽量采用高粘度沥青胶结 料。而沥青混合料的低温抗裂性则要求 密级配类型的混合料级配设计，适量增 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 加沥青用量，要求低温劲度小，粘度较 低的沥青胶结料。这里就体现出了沥青 混合料的高温稳定性和低温抗裂性之间 的矛盾性。这就要求我们在实际应用中 用辨证的眼光去看待这种矛盾，分析问 题的主要矛盾，针对不同情况合理地设 计、施工。 首先要结合地区的差异，对于 南方地区主要考虑其高温稳定性，北方 则要注重低温抗裂性；然后分析这些破 坏类型具体是