浇注式沥青混凝土高温稳定性评价指标的评述.pdf
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1、2 1 0 科技研究 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 4 月第 4 期 浇注式沥青混凝土高温稳定性评价指标的评述 邵 莉 , 王 彬 ( 中国市政工程华北设计研究总院, 天津市 3 0 0 0 7 4 ) 摘 要: 浇注式沥青混凝土以其优良的性能在路面、 桥面铺装等领域得到了广泛的应用。其中高温稳定性是影响其使用性能的 主要因素, 也是混合料配合 比设计的主要控制指标。 通过对 目前各国普遍使用的几种高温稳定性试验方法与评价指标的评述, 提 出我国可以采纳的评价指标。 关键词: 浇注式沥青混凝土; 高温稳定性; 贯入试验 ; 桥面铺装 中圈分类号 : U 4 1 4 文献标 识码 :
2、A 文章 编号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 4 - 0 2 1 0 0 3 1 概 述 浇注式沥青混凝土是在高温状态下( 约 2 2 0 o C 2 6 0 ) 进行拌合, 混合料摊铺时流动性大, 依靠 自 身的流动性摊铺成型, 无须碾压 , 沥青、 矿粉含量 较大 , 空隙率小于 l 的一种特殊的沥青混合物【” 。 这种材料基本上无 空隙 , 不 透水 , 耐侵蚀性 好 , 耐 冻融循环能力强 , 是最为耐久的一种沥青混合 物 ; 耐磨性优 良; 变形能力强 , 低温时不易产生裂纹 ; 施工时无需碾压 , 可以在低温环境下进行施工。因 此这一材料在高速公路路
3、面、大跨径桥梁桥面铺 装 、 隧道 内铺 装 , 水工坝体 心墙等 防水 结构 , 人行 道等领域应用十分广泛。 它的应用与研究在我 国尚 属探索与发展阶段 ,仅在香港青 马大桥等几座 大 跨径桥梁 、 某些城市的隧道 内铺装上得到了应用。 浇注式沥青混凝土作为一种悬浮密实型结 构 ,其强度主要取决于沥青与填料交互作用而产 生的粘聚力 , 因此必须重视其高温稳定性。在混合 料设计 当中 ,高温稳定性 同样 是首要考虑的 因素 之一 ,而各 国在指标上 的基本差异也主要是在该 性能指标上。 德国采用 4 0 贯入试验方法 , 英 日采 用轮辙试验方法 , 俄罗斯采用高温抗压强度方法。 我国地 处
4、世界最大 的欧亚大陆板块 的东部 ,是季 风气候最典型、 最强烈的大陆, 由于地形构造与气 象规律的特殊性 ,我国广大地区与世界同纬度地 区相 比, 夏季炎热 , 冬季寒冷 , 年温 差大【 2 J 。因此在 引进这一新材料的时候 ,必须对其高温性能重新 评价, 对试验方法、 评价指标进行分析研究。 2 贯 入试验 浇注式沥青混凝土技术在德国较为成熟 , 贯 收稿 日期 : 2 0 1 2 1 2 0 4 作者简介: 邵莉 ( 1 9 8 0 一 ) , 女 , 河北衡水人, 工程师, 从事道路 设计工作。 入试验也成为了世界各 国评 价浇注式沥青混凝土 高温稳定性的基本方法 ,所 采用的指标
5、为贯入度 与贯人度增量 。 贯入试验方法【 】 ( 按 照德 国的规范规定 内容 ) 如 下: 在沥青混凝土试件( 尺寸是 1 0 0 m m1 0 0 m m 5 0 m m或者是直径 1 0 0 m m、 高度 5 0 m m) 表面上 安 置一个直径是 2 5 2 c m( 面积是 5 e m ) 的金 属压 头 。压头上的荷载为 5 1 4 8 N, 荷载持续 3 0 mi n后 测定贯人深度 , 6 0 mi n 后测定贯人度增量 。试验时 试件 的温度是 4 0 C。 根据德 国的规范 , 贯人深度 的 范围是 16 mm, 贯入度增量要求不大于 0 4 mm。 在一些 国家贯人
6、试验的试验 条件略有不 同,如匈 牙利 的试验温度是 2 0 C, 而荷载的持续时间为 5 h 。 国内重庆交通科 研设计院在引进浇注式沥青混凝 土之后 , 开展了一些前期探索性研究。参照德国与 日本 规 范 的规 定 ,提 出试 验 温度 可 以在 4 O 一 一 6 O , 贯入度标准为 14 mm, 见 图 1 、 图 2 。 图 1 贯入 仪结构 图 可 以看 出, 贯人深 度均在 4 mm 以内 , 贯 入度 增量 随油石 比的增加逐渐增 大 ;混 合料变形均 随 时间的增加而增大,增长趋势随时间增加和油石 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1
7、3 年 4 月第 4 期 城 市道桥 与防洪 科技研究 2 1 1 -1 1 -油石比为8 0 无侧限 油石 比为9 O 无侧限 油石比为8 5 无侧限 -一 油石比为7 5 有侧限 *一 油石比为8 5 有侧限 图 2 贯 入试验 变形 曲线 比的减少而逐渐变缓 ;有侧 限比无侧 限条件 下的 变形和增长趋势要大得多。从有侧限和无侧限的 试 验结果来看 , 应当采用有侧限贯入试验 , 它反 映 了材料的受力模式 。贯人试验通过变形值评价 沥 青混凝土的高温抗变形能力, 试验方法简单, 适宜 推广应 用 ,因此在我 国应用浇注式沥青混凝土初 始 阶段 , 可以参 照德 国规范的规定 , 采用这
8、一试验 方法及指标评价沥青混凝土,并作为混合料配合 比设计 的基 本控制指标 ,而试验温度可 以根据温 度区域分别规定一定的范围。 3 轮辙试验 国外浇注式沥青混凝土的高温稳定性采用英 国车辙试验进行检测 ,以车辙深度和车辙率作为 评价指标 。国内浇注式 沥青混凝土 的高温稳定性 采用车辙试验方法 进行检测 ,以 6 o c动稳定度不 小于 8 0 0次 m m作为评价指标 。重庆交通科研设 计院 以 4 5 m i n和 6 0 m i n的位移及 6 0 的动稳定 度作为评价指标, 在进行大量试验后发现 , 动稳定 度离 散性 大 ,数值在 3 0 0 4 0 0 0次 mm之 间变 动。
9、以江阴长江公路大桥桥面浇注式沥青混凝土 的高温稳定性试验结果41 为例, 见表 1 。 表 1 浇注式沥青混凝土高温稳定性试验结果比较 材料特性 施工方案 跟踪试验英国标准中国标准 可以看 出 , 试验结果达 到了英 国的评价标 准 , 却没有达到中国高速公路的基本标准。当然, 这与 两国所处的地理位置和具有的气候特征关系密 切, 同时也是由车辙试验这种试验方法所决定的。 车辙试验是一种工程试验方法 ,试验 结果 是工程 指标而不是力学参数 ,因此 目前还不 能用 于理论 计算5 1 。另外 , 车辙试验结果也受许多因素 , 如材料 性质 、 沥青用 量 、 混合料 级配 、 试验 温度 以及
10、 路面 组成结构等影响。所以, 组合结构的车辙试验比混 合料车辙试验更能反映实际路面车辙情况。 4 高温下抗压强度 前 苏联 道路联盟在浇注式沥青混凝 土应用研 究结论 中 ,采用两个指标 预估评价其抗变形稳定 性 : 贯人度 ( 按照德 国方法 ) , 5 0 C 沥青混凝土抗压 强度。 表 2和图 3所列为该研究单位的试验数据f7 。 表 2 材 料技术指 标 1 浇注式沥青混凝土范围 厂 1 t |t E , 8 0 8 2 8 5 9o 沥青用量 一 贯入度: Y一密度;P一马歇尔稳定度 :y 一超声波速 图 3 贯入 度、 密 度、 马歇尔 稳定度和 超声波速 与 沥青用量 的关 系
11、 最终提 出浇注式 沥青混凝 土的物理 一力学特 性基本指标应该满足以下要求 : 碎石式沥青混凝土 的矿料间隙率不大于2 0 , 砂粒式的不大于 2 2 ; 体积残留空隙率不大于 2 ;体积含水率不大于 1 ;贯入深度对于碎石式沥青混凝土在 1 4 m m 之间, 对于砂粒式在 3 6 m m之间; 5 0 极限抗压 强度不低于 0 8 M P a 。 一 些国家规定采用抗压强度试验方法,特别 是高温( 5 0 ) 抗压强度 , 浇注式沥青混凝土允许 值 比碾压沥青混凝土低一些。但抗压强度试验中 r L 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 1 2 科技研究 城
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