关于 沥青混合料组成结构理论
沥青混合料是由沥青、粗集料、细集料和矿粉按照一定的比例拌和而成的一种复合材料。 由于组成材料质量的差异和级配的不同,可形成不同的组成结构,在不同温度、荷载及不同的 加载方式下,表现出不同的力学特性。因而也形成了两种不同观点的沥青混合料组成结构理论。
沥青混合料是由沥青、粗集料、细集料和矿粉按照一定的比例拌和而成的一种复合材料。 由于组成材料质量的差异和级配的不同,可形成不同的组成结构,在不同温度、荷载及不同的 加载方式下,表现出不同的力学特性。因而也形成了两种不同观点的沥青混合料组成结构理论。
(一) 表面理论
该理论认为:沥青混合料是由粗、细集料和填料按一定比例组成密实级配的矿质骨架结 构,稠度较稀的沥青作为胶结材料并分布于其表面,将它们胶结成一个具有强度的整体。根据 流体力学的观点和方法,许多研究成果表明,沥青胶结料的动力学特性是沥青路面结构性能最 直接、最关键的影响因素之一,对于改性沥青胶结料更是如此。SHRP研究成果表明:沥青对于 高温车辙的贡献率为29% ;对于疲劳的贡献率为52% ;对于温度裂缝的贡献率为87% 。
(二) 胶浆理论
该理论认为:沥青混合料是一种具有空间网络结构的多相分散体系。它是以粗集料为分 散相而分散在沥青砂浆的介质中的一种粗分散系;同样,砂浆是以细集料为分散相而分散在沥 青胶浆介质中的一种细分散系;而胶浆又是以填料为分散相而分散在高稠度的沥青介质中的 一种微分散系,这三级分散系以沥青胶浆形成的内聚力最为重要。
沥青胶浆的组成结构决定沥青混合料的高温稳定性、低温变形能力和抗疲劳性能。但是, 关于沥青胶浆的研究成果并不多见,Superpave沥青混合料设计标准规定粉油比为0.6 ~ 1.2, 我国规范建议为1.0~l.2,SMA通常为1.5~2.0。华南理工大学通过利用动态剪切流变仪 DSR研究指出:当粉油比相同时,随着温度增加,动剪切因子迅速减小,说明沥青胶浆与沥青单 体一样具有温度敏感性;对于不同的粉油比,在相同温度下随粉油比增加动剪切因子逐步增 大,即提高粉油比可显著改善沥青胶浆的高温稳定性,但过度提高将沥青胶浆的高温稳定性, 也必将损伤沥青胶浆的疲劳特性。值得提出的是该理论注重强调:①矿粉的性质和粗、细度; ②胶浆的物理、化学和力学性质;③合理的粉油比;④较高稠度、较大的沥青用量;⑤断级配的 矿质混合料。
试验表明:普通沥青混凝土改为改性沥青混凝土后,动稳定度能够提高1.76倍;改成SMA 结构后动稳定度提高了 0.74倍。由此可见,改善沥青胶浆性能比改善级配更有助于提高高温 稳定性,同时也验证了胶浆理论的正确性。
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