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      瀝青混合料的結構類型和強度特性

      時間:2016-12-21
      瀝青混合料是用具有一定粘度和適當用量的瀝青材料與一定級配的礦質集料,經過充分拌和而形成的混合物。將這種混合物加以攤鋪、碾壓成型,成為各種類型的瀝青路面。
      根據瀝青路面的材料組成和施工工藝的不同,常見的瀝青混合料的類型主要有瀝青混凝土、瀝青碎石、瀝青貫入式和瀝青表面處治4種。隨著一些新材料、新技術的不斷出現,一些新穎的瀝青混合料類型也不斷涌現,如出于環境保護考慮而出現的多空隙瀝青路面。可見,瀝青混合料的種類是多種多樣的。
      壓實成型的瀝青混合料是由石質骨料、瀝青膠結料和殘余空隙所組成的一種空間網絡結構的多相分散體系,其材料屬性為顆粒材料。顆粒性材料的強度構成起源于內摩阻力和嵌擠力、瀝青膠結料的粘結性以及瀝青與骨料之間的粘附性等方面。不同級配級成的瀝青混合料具有不同的空間結構類型,也就具有不同的內摩阻力和粘結力。因而,瀝青混合料的結構組成對其強度構成又起著舉足輕重的作用。
      瀝青混合料,按其集料、強度構成原則的不同可分為下列3類:1)懸浮-密實結構(連續密級配),按次子干涉理論,為避免次級集料對前級集料密排的干涉,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布,按此組成的瀝青混合料,經過多級密垛雖然可以獲得很大的密實度,但是各集料均為次級集料所隔開,不能直接靠攏面形成骨架,有如懸浮于次級集料及瀝青膠漿之間。這種結構雖具有較高的粘聚力,較好的抗疲勞性能,且不透水,耐老化、耐久性好,但摩阻角較低,因此高溫穩定性較差易產生車轍、推移等病害。2)骨架-空隙結構(連續開級配),由于這種礦質混合料遞減系數較大,粗集料所占的比例較高,細集料則很少,甚至沒有。按此組成的瀝青混合料,粗集料可以互相靠攏形成骨架;但由于細集料量過少,空隙率較大,不足以填滿粗集料之間的空隙,因此形成“骨架-空隙”結構。這種結構的瀝青混合料雖然具有較高的摩阻角,但粘聚力較低,因而熱穩定性可以顯著提高,但由于空隙率較大而使路面耐久性受到影響。3)密實-骨架結構(間斷級配),由于這種礦質混合料斷去了中間尺寸粒徑的集料,既有較多數量的粗集料可形成空間骨架,同時又有相當數量的細集料可填密骨架間的空隙,因此形成“密實-骨架”結構。這種結構的混合料不僅具有較高的粘聚力。而且具有較高的內摩阻角,使其強度也明顯增強。2005年至2006年在玉屏至三穗高速公路,以及2010年在廈蓉高速貴州境榕江格龍至都勻施工期間,我就曾接觸過上述3種結構類型。經過數據收集可以看出,3種結構的瀝青混合料由于結構常數不同,因而反映在穩定性上亦有顯著的差異。所以我認為3種級配類型中,間斷級是效果最為理想的,開級配其次,密級配最后。而且經過一段時間的通車使用后,3種不同路面的低溫抗裂性、高溫穩定性、耐久性等路面使用性能,間斷級配都是最為理想的。通過前面對間斷級配結構形成的機理可能看得出,它集中了級配對于路用性能的絕大部分優點。故對于高等級路面面層已廣泛采用間斷級(如SMA結構類型),而且此類級配的研究也在進一步深入,具有廣闊的發展前景。
       


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