1、熱拌瀝青混合料高溫強(qiáng)度影響因素淺析萬建中1 艾克拜爾1 海自玲2 祁偉3 劉浩31新疆交通科研院，烏魯木齊830000 ; 2新疆公路設(shè)計(jì)院，烏魯木齊830000 ;3烏魯木齊河灘快速路管理處，烏魯木齊830000關(guān)鍵詞：瀝青混合料 強(qiáng)度 因素刖 言瀝青混合料是一種復(fù)合粘彈性材料，它是由瀝青、粗骨料、細(xì)骨料和礦粉以及外加劑所組成。夏季高 溫條件下瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞主要是指瀝青混合料在高溫時(shí)由于其抗剪強(qiáng)度不足或塑性變形過大而產(chǎn)生路面 車輸、推移等現(xiàn)象。目前瀝青混合料高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性理論，主要是要求瀝青混合料在高溫時(shí)必須具有一 定的抗剪強(qiáng)度和抵抗變形的能力。瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度T主要取決于瀝青混合料

2、的粘聚力C和內(nèi)摩擦角中兩個(gè)參數(shù)。通過三軸試驗(yàn)方法 應(yīng)用莫爾庫侖包絡(luò)線方程：T=C+Eg中t瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度（MPa ）;G正應(yīng)力（MPa ）;C瀝青混合料的粘聚力（MPa）;中一一瀝青混合料的內(nèi)摩擦角（rad *通過公式，我們看出瀝青混合料的粘聚力c和內(nèi)摩擦角中決定了混合料的抗剪強(qiáng)度，而影響熱拌瀝青 混合料抗剪強(qiáng)度的原因主要有以下方面：1瀝青粘度的影響瀝青混合料是一個(gè)具有多級空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分散體系，從最細(xì)一級網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來看，它是各種礦質(zhì)集 料分散在瀝青中的分散系，因此它的抗剪強(qiáng)度與分散相的濃度和分散介質(zhì)粘度有著密切的關(guān)系。在其它條 件不變的條件下，瀝青混合料的粘聚力c是隨著瀝青粘度的提高而

3、增加的。因?yàn)闉r青的粘度間接反映出瀝 青內(nèi)部的瀝青膠團(tuán)相互位移，是其分散介質(zhì)抵抗剪切作用的抗力，所以瀝青混合料受到剪切作用時(shí)，特別 是受到短暫的瞬時(shí)荷載時(shí)，具有高粘度的瀝青能賦予瀝青混合料較大的粘滯阻力，因而具有較高抗剪強(qiáng)度。2瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)的影響在瀝青混合料中，瀝青與礦料交互作用是物理化學(xué)過程。瀝青與礦料交互作用后，瀝青在礦粉表面產(chǎn) 生化學(xué)組分的重新排列，在礦粉表面形成一層一定厚度的擴(kuò)散劑化膜。在此膜厚度以內(nèi)的瀝青稱為“結(jié)構(gòu)瀝 青。在此膜以外的瀝青稱為“自由瀝青。如果瀝青顆粒之間接觸處是由結(jié)構(gòu)瀝青膜所連結(jié)，這樣促成瀝青具有更高的粘度和更大的擴(kuò)散融化膜 的接觸面積，因而可以獲得更大的粘聚力。

4、如果顆粒之間接觸處是自由瀝青所聯(lián)結(jié)，則只具有較小的粘聚 力。瀝青與礦料相互作用與礦粉的性質(zhì)有關(guān)，在不同性質(zhì)礦粉表面形成不同組成結(jié)構(gòu)和厚度的吸附溶化膜， 在石灰石粉表面形成較為發(fā)育的吸附溶化膜，具有較高的粘聚力。經(jīng)過大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，在石英石粉表 面則形成發(fā)育較差的吸附溶化膜。所以，礦粉必須是由堿性石灰?guī)r礦料加工而成，也可用水泥或石灰粉代 替。3礦料比表面的影響結(jié)構(gòu)瀝青的形成主要是由于礦料與瀝青的交互作用，而引起瀝青化學(xué)組分在礦料表面的重新分布。如 在相同的瀝青用量條件下，與瀝青產(chǎn)生交互作用的礦料表面積愈大，則形成的瀝青膜愈薄，則在瀝青中結(jié) 構(gòu)瀝青所占的比率愈大，因而瀝青混合料的粘聚力愈高。在普

5、通瀝青混合料中（例如:AC-16I）礦粉用量占7%左右，其表面積卻占礦質(zhì)混合料的總表面積的80% 以上，所以礦粉的性質(zhì)和用量對瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度影響很大。礦粉用量改變，瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn) 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也將隨著發(fā)生變化：瀝青混合料的密度隨礦粉用量的增加而增加；穩(wěn)定度和飽和度隨礦粉用 量的增加而提高；空隙率隨礦粉用量的增加而減少；瀝青混合料的軟化點(diǎn)指標(biāo)隨礦粉用量的增加而提高。 但是，礦粉用量不宜過多，一般礦粉用量與瀝青用量之比1-1.6較為適宜。若礦粉用量過多，對瀝青混合 料起到相反的作用，致使瀝青混合料在碾壓過程中不易穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生推移裂紋，給瀝青混合料攤鋪及碾 壓帶來困難。4瀝青用量的影響

6、在固定質(zhì)量的瀝青和礦料的條件下，瀝青和礦料的比例是影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的重要因素。在瀝 青用量很小時(shí)，瀝青不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青的薄膜來粘結(jié)礦料顆粒，隨著瀝青用量的增加，結(jié)構(gòu)瀝青逐漸形 成，瀝青包裹在礦料表面，使瀝青與礦料間的粘附力隨著瀝青的用量增加而增加。當(dāng)瀝青用量足以形成薄 膜并充分粘附礦粉顆粒表面時(shí)，這時(shí)的瀝青混合料具有最大的粘聚力。如果瀝青用量繼續(xù)增加，逐漸將礦 料顆粒推開，在顆粒間形成未與礦粉交互作用的“自由瀝青”，則瀝青的粘聚力隨著自由瀝青的增加而降低。 當(dāng)瀝青用量達(dá)到一定量時(shí)，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度幾乎不變，自由瀝青起著潤滑劑的作用，降低了粗集料 的相互密排作用，降低了瀝青混合料的內(nèi)

7、摩擦角。如果瀝青含量過多時(shí)，內(nèi)摩擦角可降低到采用不同礦料 也不會產(chǎn)生任何區(qū)別的程度，通過普通瀝青混合料（AC-16I）的室內(nèi)試驗(yàn)測試得出瀝青含量與內(nèi)摩擦角、粘 聚力的關(guān)系見表1 （對于普通90號瀝青而言表1瀝青含量與內(nèi)摩擦角、粘聚力的關(guān)系表瀝青混合料中瀝青含量（% ）殘金孔隙率體積（% ）內(nèi)摩擦角（度）粘聚力（MPa ）3.3300.192.5300.15707190.06所以，我們在進(jìn)行瀝青配合比設(shè)計(jì)時(shí)，必須找到瀝青薄膜達(dá)到最佳厚度時(shí)的油石比。根據(jù)多年的瀝青 砼路面的施工經(jīng)驗(yàn)，并參考相關(guān)科技文獻(xiàn)后可以得出以下結(jié)論:當(dāng)瀝青碎石空隙率為10-15%時(shí)，推薦油膜 厚度9-1叩m ;瀝青混合料II型

8、級配空隙率為4-10%時(shí)，推薦油膜厚度為79pm ;瀝青混合料I型級配 空隙率為3-6%時(shí)，推薦油膜厚度6-8pmo我們可以根據(jù)礦料的比表面積，選擇相應(yīng)的油膜厚度來計(jì)算油石比，用計(jì)算油石比校核試驗(yàn)求出的油 石比。計(jì)算油石比等于每個(gè)篩孔上的礦料比表面積乘以油膜厚度，礦料比表面積計(jì)算公式：S=ESi=E6Pi/（AiD）S礦料的總比表面積（cm2）;Si每一篩孔上合成級配篩余礦料的比表面積（cm2 ）;Pi每一篩孔上合成級配篩余含量（% ）;I每一篩孔上合成級配篩余礦料的混合密度（g/cm）;D相應(yīng)的篩孔尺寸（cm *5礦質(zhì)集料的級配內(nèi)型的影響當(dāng)采用連續(xù)型密級配礦質(zhì)混合料與瀝青組成的瀝青混合料時(shí)，

9、按粒子干涉理論：為避免次級配集料對 前級配集料的干涉，前級集料之間必須留出比次級集料粒徑稍大的空隙供次級集料排部，采用連續(xù)級配組 成的瀝青混合料，經(jīng)過多級密垛雖然可以獲得很大的密實(shí)度，但是各級集料均為次級集料所隔開，不能直 接靠攏而形成骨架，有如懸浮于次級集料及瀝青膠漿之間，這種結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，通過三軸試驗(yàn)，具有 較高的粘聚力，摩阻角較小，高溫穩(wěn)定性差，這種結(jié)構(gòu)稱為懸浮一一密實(shí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用連續(xù)型開級配礦質(zhì)混合料與瀝青組成的瀝青混合料時(shí)，由于礦質(zhì)混合料遞減系數(shù)較大（指泰波 公式中的n較大，泰波公式p=100（d/D）n次方），粗集料所占的比例較高，細(xì)集料則很少，甚至沒有。這種 混合料集料可以互

10、相靠攏形成骨架，由于細(xì)集料很少，粗料間的空隙不能填滿，這種機(jī)構(gòu)稱之為骨架 空隙結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有較大的內(nèi)摩阻角，粘聚力較低。當(dāng)采用間斷型密級配礦質(zhì)混合料與瀝青組成的瀝青混合料時(shí)，由于礦質(zhì)混合料斷去了中間尺寸粒徑的 集料，有較多數(shù)量的粗集料可形成空間骨架，也有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)集料可填密骨架的空隙。這種結(jié)構(gòu)形成密 實(shí)一一骨架。這種結(jié)構(gòu)具有較高的粘聚力和較大的內(nèi)摩阻角。6礦質(zhì)集料的粒度、表面性質(zhì)對抗剪強(qiáng)度的影響礦料顆粒形狀及其粗糙度，在很大程度上將決定混合料壓實(shí)后顆粒間相互位置的特性和顆粒接觸有效 面積的大小。一般具有顯著的面和棱角，各方向尺寸相差不大，近似正立方體，具有明顯細(xì)微凸出的粗糙 表面的礦質(zhì)集

11、料，在碾壓后相互嵌擠鎖而具有很大的內(nèi)摩檫角，這種礦料所組成的瀝青混合料比圓形而表 面光滑的顆粒具有較高的抗剪強(qiáng)度。使用石灰?guī)r碎石可以提高瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性和高溫下的抗變形 能力。使用粗大、均勻顆粒的礦料配制的瀝青混合料具有較大的內(nèi)摩檫角。相同粒經(jīng)組成的集料，卵石的 內(nèi)摩檫角比碎石的小。7溫度的影響瀝青混合料是一種熱塑性材料，它的抗剪強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低。粘聚力隨著溫度升高而顯著降 低，內(nèi)摩檫角受溫度變化的影響較小。8變形速度的影響瀝青混合料是一種粘彈性材料，它的抗剪強(qiáng)度與變形速率有著密切的關(guān)系。在其它條件相同的條件下， 變形速度對瀝青混合料的摩檫角影響較小，而對瀝青混合料的粘聚力影響較為顯著。總之，瀝青砼的粘結(jié)力主要取決于所用瀝青的性質(zhì)和稠度，瀝青礦粉比和瀝青與礦料相互作用的性質(zhì)。 瀝青的稠度愈大，粘結(jié)力愈大，瀝青砼的強(qiáng)度也愈高。瀝青數(shù)量超過最佳值，粘結(jié)力降低。礦料的級配組 成、礦料顆粒的形狀和表面性質(zhì)都影響瀝青砼的內(nèi)摩檫角。顆粒尺寸增加，內(nèi)摩檫角也增加。針