沥青及沥青混合料流变性质

1、指导老师： 制作人： 2011.05.18,介绍沥青和沥青混合料的流变性质概念,内容要点,第一节 引言 第二节 流变性质的基本概念 第三节 沥青的流变性质及评价指标 第四节 沥青混合料的流变性质及评价指标 第五节 结语,第一节 引 言,1-1 研究流变性质的实际意义 公路作为服务国民经济和人民生活的重要工程设施，其使用性能备受关注。用沥青为结合材料修筑的沥青路面常出现两种主要病害:高温车辙与低温开裂,其产生的主要原因是沥青及沥青混合料的高、低温稳定性不足，研究其流变性质将会有重要的现实意义。,第二节 流变性质的概念,2-1 流变性质与流变学概念 2.1.1 材料的流变性质 真实的材料应该是具有

2、流变性质的,如果对速度敏感就偏向于流体,如果对变形敏感,就偏向于固体。 在夏季高温季节，在沥青路面中，沥青遇热膨胀，成为自由沥青，它将向空隙移动并可能形成泛油，造成道路的破坏，然而我们掌握了评价沥青及沥青混合料流变性质的指标，对其进行分析，将其应用于实际工程中，能够让沥青路面更少的损坏，有着实际的意义。,第二节 流变性质的概念,2.1.2 什么是流变性质？ 流变性质是指物质在外力作用下的变形与流动的性质叫流变性质，其中包括弹性、粘性和塑形。任何物体都具有弹性、粘性、塑性，最典型的要数沥青、塑料等类的材料。,弯曲蠕变试验机,第二节 流变性质的概念,第二节 流变性质的概念,蠕变曲线图,第二节 流变

3、性质的概念,第二节 流变性质的概念,粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变(或粘塑性应变)分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力随时间逐渐降低的现象。测定应力松弛曲线是测定松弛模量的实验基础。,第二节 流变性质的概念,2.1.3 流变学： 研究物质流变性质的科学称为流变学。流变学是力学的一个新分支，它主要研究材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。,第三节 沥青的流变性质及评价指标,3-1 沥青的流变性质 在高速公路建设发展的今天，沥青路面里程与日俱增，沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。

4、沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质，尤其是在高温季节，加之行车荷载的作用，沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害，严重缩短高速公路的使用寿命。,第三节 沥青的流变性质及评价指标,3-2 沥青的流变性质评价指标：,第三节 沥青的流变性质及评价指标,3.2.1 基本概念 沥青三大指标：针入度，延度和软化点。 针入度实验是在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直灌入试样的深度，以0.1mm表示，针入度用来评价道路粘稠石油沥青的粘滞性，针入度愈大表示沥青愈软，即稠度愈小；反之则表示沥青愈硬，即稠度愈大。,针入度仪,第三节 沥青的流变性质

5、及评价指标,软化点： 把确定质量的钢球置于填满试样的金属环上，在规定的升温条件下，钢球进入试样，从一定的高度下 落，当钢球触及底层金属挡板时的温度，视为软化点，以摄氏温度表示（），软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。,第三节 沥青的流变性质及评价指标,延度： 延度试验是将沥青做成8字型标准试件，在25摄氏度下，以5cm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。 延度是评定沥青塑性的重要指标。,延度仪器,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4-1 概述 沥青路面的低温开裂问题是道路工程中的一个难题，沥青路面使用的沥青混合料具有应力松弛能力，降

6、温时沥青面层由于收缩变形产生的温度应力逐渐松弛，使得沥青路面能够在不设收缩缝的情况下正常工作而不至于发生开裂。但是如果降温幅度过大，或者沥青混合料的应力松弛能力不足，使得温度应力超过材料的破坏强度，沥青路面将发生设计时考虑不到的低温开裂。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4-2 沥青混合料的流变性质 沥青混合料是沥青和石料的混合材料,被认为是一种典型的颗粒性材料，它的颗粒骨架空隙被具有粘弹性的沥青浆体不完全填充，在通常的工作条件下，这种混合料的流变特性也表现为粘弹性。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,沥青与沥青混合料的结构相关特性,沥青是一种均质的粘弹性材料，而沥青混合料是一种颗粒性的

7、粘弹性材料，这也就是它们在流变特性方面存在差异的原因所在，因此，二者的力学特性既存在一些相似性，又有许多差异性。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4-3 沥青混合料的流变性质评价指标,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4.3.1 收缩：沥青路面开裂的一个重要因素就是沥青的收缩因其应力集中，当沥青（沥青混合料）的收缩变形大于沥青（沥青混合料）自身的松弛应变，或累积的温度应力大于沥青的粘接强度，沥青路面就会开裂。因此，测定沥青（沥青混合料）的收缩系数，可用作为评价沥青（沥青混合料）的抗开裂能力。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4.3.2 蠕变模量 蠕变模量常作为沥青路面结构力学计算参数

8、，表征了在蠕变过程中材料单位应变所需的应力，对一个完善的弹性材料来说，它是蠕变柔量的倒数 ，此外还有拉伸柔量、剪切柔量等。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,4.3.3 松弛模量 在黏弹性固体的应力松弛中，与单位应变相对应的应力(时间函数)称作松弛弹性模量。应力随时间增加而减小。但不为0，由于施加于材料上的外力作用时间是一个变量，因此松弛弹性模量是时间的函数。,粘弹性固体应力松弛图线,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,对粘弹性液体，如图所示，应力随时间下降，最后趋近于0，也就是说应力完全松弛。无论是粘弹性固体或是粘弹性液体，应力都是时间的函数，因此其模量G也是时间的函数。,第四节 沥青混合料的流变性质及指标,必须指出，我们用蠕变试验来定义柔量，用松弛试验来定义模量，即,对粘弹性体，要表征其性状，必须了解 ，它是材料的性质，是其内部结构的反映。我们称 为剪切松弛模量。同样，对拉