沥青混合料的技术性质分析_交通运输施工论文

沥青混合料的技术性质分析
房新民
内容摘要：沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料。按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。由于沥青混合料是建筑施工中的重要原料，所以本文对沥青混合料的技术性质进行深入的探讨。
关键词：沥青混合料技术性质分析
沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料。按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。沥青混合料具有复杂的技术性质。
一．沥青混合料的强度及其影响因素
1、沥青混合料的强度
沥青混合料在使用中可能遇到各种因素的破坏作用，沥青混合料路面的强度就是在常温或较高温度下抵抗破坏的能力，一般认为就是其抵抗剪力荷载的能力，或称为抗剪强度。因此，目前对沥青混合料的主要要求指标之一就是在较高温度(通常指60℃的环境)时所具有的抗剪强度。
2、影响沥青混合料强度的因素
从上述分析可知，确定沥青混合料抗剪强度的直接参数就是其材料的粘结力和内摩擦角，凡是影响这两个参数的材料因素、结构因素或环境因素均可能影响抗剪强度。其中主要影响因素有以下几种。
1)沥青性质的影响。沥青混合料是各种矿质集料分散在沥青中的分散系，作为连续介质的沥青对于阻滞其中分散相(矿质混合料)的相对位移或变形具有直接影响。
2)沥青与矿料之间界面性质的影响。沥青与矿粉等矿质混合料混合后会在表面产生一定的交互作用，这种交互作用主要表现为沥青在矿粉表面发生化学组分的重新排列，并在矿粉表面形成一层厚度为Jo的扩散溶剂化膜，在此膜厚度以内的沥青与矿质材料粘结较牢固，相互约束能力较强。
3)矿料比表面积的影响。根据沥青与矿料间界面交互作用的原理，沥青混合料中“结构沥青”所占比例越高，则其结构稳定性就越好。在相同沥青用量的条件下，与沥青产生交互作用的矿料表面积越大，所形成的沥青膜越薄，结构沥青所占比例就越大，从而沥青混合料所表现的粘聚力就越高。
4)沥青用量的影响。沥青用量反映了混合料中沥青与矿料的相对比例，它也是影响沥青
混合料抗剪强度的重要因素。当沥青用量较少时，沥青难以形成足够的“结构沥青”薄膜来粘结矿料颗粒，从而影响其内部粘聚力。随着沥青用量的增加，“结构沥青”逐渐增多，混合料中沥青与矿料间总体粘结力增加，则表现为沥青混合料的抗剪强度相应增加。
5)矿质集料级配、粗细程度和表面状态的影响。沥青混合料的抗剪强度与矿质集料在沥青混合料中的分布情况有密切关系。级配还可决定矿料之间的嵌挤锁结作用，从而影响内摩擦角值。矿料的级配不同则其比表面积不同，沥青混合料的粘聚力就会不同。矿料表面越粗糙，矿料与沥青之间粘聚力就越大。
6)温度的影响。由于沥青本身的粘度随温度的升高会下降，从而使沥青混合料的粘结力
c值也会随着温度的升高而显著降低。因此，沥青混合料的抗剪强度(τ)必然会随着温度(T)
的升高而降低。温度通常对沥青混合料粘聚力c的影响十分显著，而对其内摩擦角Ф的影响较小。因此，要提高沥青混合料的抗剪强度，就应采用温度稳定性较好的沥青。
7)形变速率的影响。沥青混合料的抗剪强度(τ)与其形变速率也有密切的关系。因为它
本身是一种粘弹性材料，在其他条件相同的情况下，沥青混合料内部颗粒间的相对位移速度较快时，其中起粘结作用的“结构沥青”薄层间的粘结力(c)就较弱，从而使其粘结力(c值)会随形变速率增加而显著降低。
二．沥青混合料的温度稳定性
路面中的沥青混合料不仅直接承受各种交通荷载的反复作用，还要抵御各种自然因素的
作用和影响。其中环境温度对于沥青混合料性能的影响最为明显。为长期保持其承载能力，
沥青混合料必须具有在高温和低温作用下的结构稳定性。
1、高温稳定性
高温稳定性是指在夏季高温环境条件下，经车辆荷载反复作用时，路面沥青混合料的结构保持稳定或抵抗塑性变形的能力。稳定性不好的沥青混合料路面容易在高温环境中出现车
辙、波浪等不良现象。通常所指的高温环境多以60℃为参考标准。
已经知道，环境温度对于沥青混合料的抗剪强度影响十分显著，通常其抗剪强度会随着温度的升高而降低。因此，沥青路面在夏季高温时必须保持较高的抗剪能力，才能防止车辙等现象的产生。
2、低温抗裂性
低温抗裂性是指在冬季环境等较低温度下，沥青混合料路面抵抗低温收缩，并防止开裂的能力。低温开裂的原因主要是由于温度下降造成的体积收缩量超过了沥青混合料路面在此温度下的变形能力，导致路面收缩应力过大而产生的收缩开裂。
影响沥青路面抗开裂能力的因素主要也是沥青的性质，采用复合有低温柔性高分子的改性沥青或在沥青中掺加某些纤维可以显著改善沥青混合料的低温抗裂性。不良的矿质混合料级配可能导致路面的低温抗裂性。
三．沥青混合料的耐久性
耐久性是指沥青混合料长期在使用环境中保持结构稳定和性能不严重恶化的能力。这种恶化的表现有多种，如沥青的老化或剥落、结构松散、开裂、抗剪强度的严重降低等影响正常使用的各种现象。
影响沥青混合料耐久性的因素也有很多，首先是沥青的化学性质及用量；其次是沥青混合料的矿料组成和空隙率。沥青的抗老化能力和用量与路面耐久性也有很大关系。沥青用量明显低于最佳用量时，沥青膜太薄，混合料的延伸能力降低，脆性增加。空隙率的大小与矿料级配、沥青用量以及压实程度等有关。从耐久性的角度出发，沥青混合料的空隙率尽量减小，以防止水和阳光中紫外线对沥青的老化作用。
四．沥青混合料的抗滑性
为保证汽车安全和快速行驶，要求路面具有一定的抗滑性。沥青混合料路面的抗滑性主要与其矿质集料的表面状态和耐磨性、混合料的级配组成、沥青用量和沥青含蜡量等有关。为满足路面对混合料抗滑性的要求，应选择表面粗糙、多棱角、坚硬耐磨的矿质集料，以提高路面的摩擦系数。沥青用量和含蜡量对抗滑性的影响非常敏感，即使沥青用量较最佳沥青用量只增加0.5％，也会使抗滑系数明显降低；沥青含蜡量对路面抗滑性的影响也十分显著，工程实际中应严格控制沥青含蜡量。
五．沥青混合料的施工和易性
就沥青混合料的材料性质而言，影响其施工和易性的因素主要是矿料级配。粗细集料的颗粒大小相距过大时，缺乏中间粒径，混合料容易离析。若细料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细料过多时，则拌和困难。当然混合料中沥青的粘度对施工和易性也有显著影响，可以通过控制混合料的温度来控制沥青的粘度。
参考文献：1、姜晨光.土木工程概论.化学工业出版社.2009
2、孙瑞丰.建筑学基础.清华大学出版社.2006