沥青混合料低温蠕变性能研究.pdf

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1、沥青混合料低温蠕变性能研究王逸仓王秉纲田康斌杨晓明王亚军刘永祥李延华(西安公路交通大学公路工程学院710064)(内蒙古交通设计院010000)摘要本文主要对沥青混合料低温开裂的国内外研究现状进行了分析，进行了不同温度、不同混合料组成的沥青混凝土小架低温弯曲囊变试验，根据试验结果分析研究了沥青混台料的低温性能．探讨了影响沥青混合料低温性能的因素。关t锕沥青混合料低温性能低沮弯曲蠕变低沮开裂低温裂缝是寒冷地区沥青路面的常见病害之一。其开裂形式有两种，一种是低温收缩裂缝，另一种是温度疲劳裂缝。裂缝的出现是路况恶化的开始，随着雨、雪、冰的入侵及反复的低温作用，从裂缝中不断进入的水分使基层甚至

2、路基软化导致路面的承载力下降，影响行车舒适性并使路面寿命降低，严重时道路会失去使用功能。因此研究路面低温开裂规律已成为国内外沥青路面的重要研究内容之一。长期以来沥青面层低温缩裂被认为是材料问题，而沥青混合料的劲度兔是可以反映沥青路面低温性能的一个基本指标，加拿大的学者迈克劳特提出把沥青混合料的劲度限制在一定较低范围内便可消除横向裂缝，这种方法有一定的科学性，但只适用于一定经验范围内。1966年加拿大的Hm和蹦∞根据温度应力与抗拉强度的平衡提出预估破裂温度法。随温度下降，当面层的收缩应力d(T)累计达到极限强度[“]时，沥青路面出现横向裂缝，此时的温度称为低温破裂温度。虽然它能对沥青混合

3、料低温开裂的温度做出预测，但大量现场数据证明，难以完全反映沥青路面产生低温开裂的程度。近年来，应用松弛理论预测沥青面层低温开裂的方法，得到了普遍认可。通常假设面层温度均匀分布，将路面低温缩裂条件描述为：巾∽=C椰珥(f'I)掣dtJ0u‘这一理论表明，温度应力口积累依赖于路面材料的收缩系数。、松弛弹性模量占，以及降温速度。当累积应力一或应变e超过材料容许应力[一，]或应变[e．]时，面层将开裂，因而收缩特性和梧弛能力是评价沥青混合料低温抗裂性能的熏要指标。预估破裂温度法和松弛理论都以低温收缩应力小于容许应力为根据，上述判断仅考虑了面层自身的收缩特性和粘弹性行为，具有较大的局限性。而能量

4、法是将路面结构整体的热物理性能和力学行为作为一个系统，依据粘弹性理论，用一维温度应力场有限元计算模式，按照能量翔断沥青路面相对低温缩裂率的计算方法。它克服了预估破裂温度法和松弛理论的缺263——]盯虿五蕊罚瓯垂r。_■点，具有广泛的应用前景。在具体试验方面，美国s}Ⅱ啦研究计划中曾以温度应力试验、收缩系数试验、断裂力学J一积分和c’—线积分试验4种试验作为研究沥青路面低温开裂问题的主要手段，，最后从众多试验方法中筛选出温度应力试验作为评价沥青混合料低温抗裂性能的试验方法。我国在“八五”攻关专题中，提出了沥青混合料低温抗裂性能的评价指标，沥青混合料以O℃时的弯曲蠕变速率评价低温抗裂性能，

5、并推荐了不同气候区的蠕变速率标准(表1)，而且采用国内自行研制的试验设备，进行温度应力试验。“八五”专曩t识的两青混台料低置指标表1<一37一21．5—一37一21．5一一37)一9年掇嗣量蚝气基(℃)冬严搴区冬寒区冬冷区枣置区弯曲■变建辜1．OxlO一6O．75x10一‘0．5xlo一‘O．25xlO。6(occ．1_h，l／．)上述各类试验方法中，温度应力试验能够较好地模拟路面受低温收缩破坏的过程，但这种试验设备昂贵，目前在国内难以推广。低温弯曲蠕变试验由于较容易实现，而且模拟低温变形也较好，被我国“八五”专题推崇，因此，本文采用低温弯曲蠕变试验研究沥青混合料的低温性能。2材料与r

6、料般配2．1沥青所用沥青个别低温指标如下(表2)面青指标表2针^度(O．1m)延度(—)当量软化点当量臆点橱青种类25℃15℃5℃15t10ac5℃O℃‰n2盘■lIO#拼．531．39．5>l∞硒．3150．66啦．29一12．742．2矿料级配试验选用的两种矿料级配为：A)A016-I型和B)c．25．I型(表3)。矿料级配表3复配通过下列算孔尺寸(啪)的质量百分比(％)类型3I．5筋．519．016”．29．54．乃2．361．博0．6O．3O．15O．075^1∞卯．5魁．5醴北．54l凹．52216lI6B1∞卿．5啦57l岔534233．5为1913953．1蠕变机理材料在

7、恒定静载作用下，变形随时间而增大的过程称为蠕变。它是由材料的分子和原子的重新诃整而引起的。大量研究表明沥青混合料是一种粘弹塑性材料，其流动规律是应力、应变、时间的函数。在低温时，蟠变能够反映沥青混合料的低温变形能力。通过低温弯曲蠕变试验可以得勇两个重要的指标：一个是不同时期的弯曲蠕变劲度模量或其髑数弯曲蠕变柔量，另—个是蠕变稳定期的应变增长速率，因而可以较为直观地定量评价沥青混合料的变形特性。在低温条件下，沥青混合料的蠕变劲度越小，即蠕变柔量大