沥青高温稳定性.doc

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1、第八章沥青路面的高温稳定性§8.1概述沥青路面直接受车辆荷载和大气因素的影响，同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大，因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务，必须要求沥青路面具有一定的稳定性和耐久性。其中稳定性包括高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。由于沥青路面的强度与刚度（模量）随温度升高而显著下降，为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下，不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害，沥青路面应具有良好的高温稳定性。表8-1和表8-2为强度、刚度与温度间关系两例：沥青混凝土强度与温度的关系表8-1温度（℃）+50+200-10-35抗压强度（MPa）1~22.5

2、~58~1310~1718~30沥青混凝土的蠕变劲度S和回弹模量E与温度的关系表8-2温度（℃）+50+45+40+35+30+25+20S（MPa）75109142176232288344E（MPa）223361516683790895999沥青路面高温稳定性习惯上是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。稳定性不足的问题，一般出现在高温、低加荷速率以及抗剪切能力不足时，也即沥青路面的劲度较低情况下。其常见的损坏形式主要有：1)推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的，它大量发生在表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。2)车辙。对于

3、渠化交通的沥青混凝土路面来说，高温稳定性主要表现为车辙。随着交通量不断增长以及车辆行驶的渠化，沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙，车辙致使路表过量的变形，影响了路面的平整度；轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而易于诱发其它病害；雨天路表排水不畅，降低了路面的抗滑能力，甚至会由于车辙内积水而导致车辆飘滑，影响了高速行车的安全；车辆在超车或更换车道时方向失控，影响了车辆操纵的稳定性。可见由于车辙的产生，严重影响了路面的使用寿命和服务质量。3)泛油是由于交通荷载作用使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小，最终将沥青挤压到道路表面的现象。如果

4、沥青含量太高或者空隙率太小这种情况会加剧。沥青移向道路表面令路面光滑，溜光的路面在潮湿气候时抗滑能力很差。沥青路面在高温时最容易发生泛油，因此限制沥青的软化点和它在60℃时的粘度可减少泛油情况的发生。总之，车辙问题是沥青路面高温稳定性良好与否的集中体现，《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）规定“对于高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时，应进行车辙试验，以检验沥青混凝土的高温稳定性。”因此，本章将对沥青路面的车辙作详细地阐述。§8.2沥青路面车辙形成与标准§8.2.1车辙形成机理车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的累积。这种变形主要发生在

5、高温季节。在渠化交通的重交通道路上，当沥青路面采用半刚性基层时，车辙主要发生在沥青面层，其它各层的变形仅占很小部分。根据车辙形成原因不同，可将其分为三大类型。1）失稳型车辙这类车辙是目前研究的主要对象。它是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，其内部材料的流动产生横向位移而产生。通常发生在轮迹处。当沥青混合料的高温稳定性不足时，在外力的作用下就会产生这种车辙。2）结构型车辙这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形而形成。这种变形主要由于路基变形传递到面层而产生。3）磨耗型车辙由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下持续不断地损失形成，尤其是汽车使用了防滑链和突钉

6、轮胎后，这种车辙更容易发生。三种类型车辙中以失稳型车辙最严重，其次为磨耗车辙。由于大多数沥青路面均采用半刚性材料的基层，结构型车辙产生较少，故一般情况下所指的车辙是失稳型车辙。纵观车辙形成过程可简单地分为三个阶段：1）开始阶段的压密过程沥青混合料在被碾压成型前是由骨料、沥青及空气组成的松散混合物，经碾压后，高温下处于半流动状态的沥青及沥青与矿粉组成的胶浆被挤进矿料间隙中，同时骨料被强力排列成具有一定骨架的结构。碾压完毕交付使用后，当汽车荷载作用时，此密实过程还会有进一步发展。2）沥青混合料的流动高温下的沥青混合料处于以粘结为主的半固体，在轮胎荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，从而使混合

7、料的网络骨架结构失稳。这部分半固态物质除部分填充混合料空隙外，还将随沥青混合料自由流动，从而使路面受载处被压缩而变形。3）矿质骨料的重排及矿质骨架的破坏高温下处于半固态的沥青混合料，由于沥青及胶浆在荷载作用下首先流动，混合料中粗、细骨料组成的骨架逐渐成为荷载直接作用下会沿矿料间接触面滑动，促使沥青及胶浆向富集区流动，以致流向混合料自由面，特别是当个骨料间沥青及胶浆过多时，这一过程会更加明显。由此可见，车辙形成的最初原因是