1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　山區(qū)高速公路所處地形復(fù)雜，經(jīng)常要面臨長大爬坡路段的情況。在爬坡車道上，貨車車速較慢，對瀝青路面施加更長時間的荷載，從而可能會導(dǎo)致瀝青混凝土面層過大的流變變形；同時，爬坡車道瀝青路面會面臨垂直力和較大的水平力的綜合作用，從而在路面內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的剪切應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青面層內(nèi)部出現(xiàn)剪切破壞，而產(chǎn)生過大的變形。</p><

2、;p>　　爬坡車道的過大變形對于行車的安全性和路面使用的耐久性極為不利，因此，對于山區(qū)高速公路爬坡車道的瀝青路面設(shè)計必須要進(jìn)行專門研究。國內(nèi)目前高速公路常用的瀝青路面結(jié)構(gòu)組合方式以及三層式的瀝青材料類型已經(jīng)不能適應(yīng)這種嚴(yán)酷條件下的路面使用要求和道路運(yùn)營安全性的要求。</p><p>　　通過對山區(qū)高速公路瀝青路面爬坡車道的結(jié)構(gòu)組合與材料的研究，可以針對爬坡車道上的受力狀態(tài)和材料在特定受力狀態(tài)下的變形特點(diǎn)，加

3、強(qiáng)材料的設(shè)計，利用最新的瀝青混凝土設(shè)計技術(shù)，提高瀝青混凝土材料本身的抗剪切變形能力；同時對于結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行優(yōu)化和革新，采用更加合理的結(jié)構(gòu)組合類型，從而可以最大程度地滿足爬坡路段荷載的作用要求。</p><p>　　對于爬坡車道的下面層，應(yīng)該采用骨架密實(shí)型的瀝青混合料類型，形成具有最佳抗車轍能力的結(jié)構(gòu)。SMA結(jié)構(gòu)是瀝青混合料骨架結(jié)構(gòu)中符合此種要求的最佳混合料類型。因此本課題對此進(jìn)行材料的級配和最佳瀝青用量的設(shè)計并進(jìn)行

4、性能驗(yàn)證，得出符合工程要求的SMA20混合料的配合設(shè)計和高溫性能研究。</p><p>　　關(guān)鍵字：高溫性能；爬坡性能；車轍試驗(yàn)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The mountains of the terrain is complex and often have grown up the hil

5、l road. Drive on the hill, the slower speed and tarred longer applied load, which may cause asphaltic concrete layer of hunan deformation ；at the same time, up the driveway tarred will be perpendicular to a higher level

6、of comprehensive role in the internal produce a complicated cut to stress, pitch surface of an internal sabotage, a large deformations.</p><p>　　Up the driveway of a great shape for the safety and road use t

7、he durability of great disservice to the mountains, therefore, the highway up the asphalt drive the road surface design must be devoted to research. The country bituminous roads at present, the general assembly and the t

8、hree-tier structure, method of type of bituminous material has been unable to adapt to such conditions, road use and operation of the security requirements.</p><p>　　On the highway up the driveway tarred wit

9、h the structure of the combination of research, may be directed against the hill on the drive on the status and material in particular the state of shape, the strengthening of the material characteristic of design, the u

10、se of the latest technology and improve the design asphaltic concrete asphaltic concrete material resisting deform ； ability of the shear； The structural optimization for combinations and innovation, the more reasonable

11、structure, which ca</p><p>　　Up the drive to the floor, and should adopt a real skeleton of a mixture of asphalt type forming a the best way to fight the ruts. the structure of the SMA structure is a mixture

12、 of asphalt and skeletal structure in accordance with the requirements of the mixture type. this subject to the design sma20 mixture heat resistance ruts performance for the stability and become pilot study to master the

13、 material of high performance and developing.</p><p>　　Keywords：High Temperature；Climbing performance；Track Test</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b>&l

14、t;/p><p><b>　　1.1 前言1</b></p><p>　　1.2 SMA混合料基本特點(diǎn)1</p><p>　　1.3 高溫對瀝青路面的影響3</p><p>　　1.4 研究的方法和手段4</p><p>　　2 SMA原材料的性能分析5</p><p&

15、gt;<b>　　2.1 瀝青5</b></p><p>　　2.1.1 瀝青的結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.1.2 瀝青的技術(shù)性能6</p><p>　　2.1.3 瀝青的技術(shù)指標(biāo)6</p><p>　　2.2 纖維素纖維7</p><p>　　2.2.1 纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)7&

16、lt;/p><p>　　2.2.2 纖維素的化學(xué)性能7</p><p>　　2.2.3 纖維素纖維試驗(yàn)結(jié)果8</p><p><b>　　2.3 集料8</b></p><p>　　2.3.1 粗集料9</p><p>　　2.3.2 細(xì)集料9</p><p>　　2

17、.3.3 集料性能測試10</p><p><b>　　2.4 填料11</b></p><p>　　3 SMA混合料配合比設(shè)計12</p><p>　　3.1 SMA配合比設(shè)計指標(biāo)12</p><p>　　3.1.1 SMA設(shè)計級配范圍12</p><p>　　3.1.2 SMA體積

18、結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能指標(biāo)12</p><p>　　3.2 SMA混合料的配合比設(shè)計方法14</p><p>　　3.2.1 確定SMA混合料的初級級配14</p><p>　　3.2.2 試驗(yàn)檢測15</p><p>　　3.2.3 確定SMA混合料的設(shè)計級配15</p><p>　　3.2.4 確定SMA混合料的

19、瀝青用量15</p><p>　　3.2.5 SMA混合料的性能檢驗(yàn)15</p><p>　　3.3 配合比設(shè)計16</p><p>　　3.3.1 設(shè)計初試級配16</p><p>　　3.3.2 確定設(shè)計級配16</p><p>　　3.3.3 確定最佳油石比17</p><p>

20、;　　4 高溫性能研究18</p><p>　　4.1 瀝青路面高溫性能18</p><p>　　4.2 影響瀝青混合料高溫性能的因素19</p><p>　　4.2.1 行車速度19</p><p>　　4.2.2 路面溫度20</p><p>　　4.2.3 附加水平力的影響20</p>

21、<p>　　4.3 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性20</p><p>　　4.3.1 高溫穩(wěn)定性的評價方法和評價指標(biāo)20</p><p>　　4.3.2 影響高溫穩(wěn)定性的主要因素分析21</p><p>　　4.4 瀝青混合料性能研究結(jié)果22</p><p><b>　　致謝23</b></p>

22、<p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>　　隨著交通量的不斷增大以及車輛行駛的渠化，高等級瀝青路面產(chǎn)生的早期車轍日趨嚴(yán)重，除了設(shè)計、施工等方面的原因外，材料性能差是很重要

23、的原因，這就要求進(jìn)一步提高瀝青混合料的路用性能。瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實(shí)型瀝青混合料，具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性能、良好的耐久性和抗滑性能。SMA的各種路用性能都較普通瀝青混合料均有顯著提高，其中高溫抗車轍性能提高最為突出。</p><p>　　1.2 SMA混合料基本特點(diǎn)&l

24、t;/p><p>　　SMA(Stone Mastic Asphalt)即瀝青瑪蹄脂碎石混合料，是60年代以來，以德國為代表的歐洲研究者研究最多、用途最廣的一種改性瀝青混合料。SMA現(xiàn)已被列入德國規(guī)范ZTV—Asphalt—STB94。SMA是一種間斷級配熱拌的瀝青混合料，它與傳統(tǒng)的連續(xù)級配瀝青混合料完全不同，在SMA混合料中集料顆粒之間相互嵌擠作用形成能承受荷載作用的有效的網(wǎng)狀體系，集料被摻于瀝青中的纖維聚合物填料

25、粘在一起共同作用。到了80年代，SMA在歐州許多國家得到廣泛使用。并鋪筑試驗(yàn)路取得了一定的成果。1990年美國佐治亞運(yùn)輸部（GDOT）組織對歐洲SMA的研究成果發(fā)生了興趣，并進(jìn)行了適合本國國情的SMA研究，1992～1993年在不同的國道進(jìn)行了試驗(yàn)路的鋪筑，取得了一定成效。</p><p>　　我國SMA的研究起步較晚，大約從95年～96年開始在我國的吉林省、北京市、江蘇的寧連一級公路連云港段和寧通一級公路南通段

26、先后鋪筑SMA試驗(yàn)路。國內(nèi)的上述試驗(yàn)路SMA中的礦料級配和纖維穩(wěn)定劑都是由德國JRS 公司提供的。至今國內(nèi)對SMA的課題研究還不多，但工程建設(shè)單位已表現(xiàn)了濃厚的興趣。</p><p>　　1、SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，在粗集料中，主要是4.75～16mm的比例高達(dá)70～80%，礦粉的用量達(dá)8～13%，0.075mm的通過率一般高達(dá)10%，粉膠比遠(yuǎn)超出通常的1.2的限制。由此形成的間斷級配，很少使用細(xì)集料。

27、最大粒徑根據(jù)層厚通常為9.5、13.2或16mm（德國為8或11mm）。</p><p>　　目前通用的瀝青混合料按照各種成分的比例和排列的不同，可以有兩種類型：</p><p>　　一種是根據(jù)連續(xù)級配的原理組成的密級配瀝青混合料，礦料級配基本上是按照富勒曲線的指數(shù)原理構(gòu)成的。即</p><p>　　式中： P —— 相當(dāng)于礦料總量的某一篩孔的通過百分率（％）；&l

28、t;/p><p>　　d —— 該篩孔的尺寸(mm)；</p><p>　　D —— 最大粒徑（mm）。</p><p>　　我國現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032）規(guī)定的AC型密級配瀝青混凝土基本上符合此規(guī)律。這種級配的混合料屬于懸浮式密實(shí)結(jié)構(gòu)。從理論上講，粗集料的間隙被小一級的集料填充，小一級的集料又被更小一級的集料填充，直至最小的礦粉為止。但實(shí)際上，為

29、了填充上一級集料的空隙，小一級的集料必然較多，已經(jīng)把上一級集料的間隙擠開了。最終形成粗集料之間接觸較少，而幾乎是懸浮在瀝青膠砂混合料中的狀態(tài)。</p><p>　　另一種是基本上依靠集料嵌擠作用的混合料，我國以前常用的貫入式瀝青碎石、開配級抗滑表層 AK—16B（由于水穩(wěn)定性差、現(xiàn)規(guī)范已取消），以及拌和式瀝青碎石混合料屬于此類型。這種混合料實(shí)際上是一種骨架空隙結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)原理僅僅來源于集料之間的嵌擠，粘結(jié)料充其量

30、只起集料的穩(wěn)定作用，所以國外將瀝青碎石稱為瀝青穩(wěn)定碎石，而且一般都作為基層使用。</p><p>　　SMA是一種全新意義上的瀝青混合料，它是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架嵌擠型密實(shí)結(jié)構(gòu)混合料，接近于我國的瀝青碎石混合料的空隙中用豐富的瀝青瑪蹄脂填充的情況。因此結(jié)合了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的路用性能。圖1為SMA切面圖。</p><p>　　SMA的組成有以下特點(diǎn)：</p>

31、;<p><b>　　(1)粗集料多</b></p><p>　　SMA是一種間斷級配的瀝青混合料 ，最大粒徑13mm或16mm，粗集料含量為70%～80% ，而密級配瀝青混合料的粗集料含量為30%～50%。因此由粗集料構(gòu)成的強(qiáng)固的骨料結(jié)構(gòu)能承受重載交通和防止車轍。</p><p>　　圖1　SMA混合料切面圖</p><p>　

32、　Fig. 1 Various Composite Forms of CFDST Sections</p><p><b>　　(2)填料多</b></p><p>　　礦粉添加量達(dá)8%～13%，一般0.075mm的通過率高達(dá)10 %，粉膠比遠(yuǎn)超出通常的1.2的限制。不宜使用除塵裝置回收的粉塵 ，少量使用時不得大于礦粉總量的25%。</p><p

33、><b>　　(3)瀝青多</b></p><p>　　在SMA混合料中 ，瀝青含量比一般的混合料增加1%～2%。瀝青粘結(jié)性要求高，希望選用針入度小，軟化點(diǎn)高，溫度穩(wěn)定性好的瀝青。最好采用聚合物改性瀝青，以提高低溫變形性能及與礦料的粘結(jié)力，防止瀝青滴漏，減少感溫性，改善低溫抗裂性，延長使用壽命。</p><p>　　(4)摻加纖維穩(wěn)定劑</p>&

34、lt;p>　　SMA混合料因?yàn)r青含量高和礦粉用量大，在貯存、運(yùn)輸和攤鋪過程中，瀝青和礦粉會產(chǎn)生滴漏和離析，在車輛荷載作用下，易出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。為了吸收穩(wěn)住瀝青，防止滴漏和泛油，曾用石棉纖維和聚合物纖維、現(xiàn)多采用纖維素纖維作為穩(wěn)定劑，使其表面積和纖維自身微孔吸收瀝青混合料中的自由瀝青，使得混合料具有柔韌性，增強(qiáng)混合料的低溫抗裂性。</p><p>　　（1）由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力。

35、</p><p>　?。?）由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)以及纖維素的作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性較大地改善。</p><p>　?。?）間斷級配在表面形成了較大的構(gòu)造深度，抗滑性能好，噪音比常規(guī)降低2～3分貝。</p><p>　?。?）混合料具有較小的空隙率，耐老化性能和耐久性大大改善。</p><p>　　由于SMA具有以上多種優(yōu)點(diǎn)，從而可以全面

36、提高瀝青混合料的路用性能，使路面壽命延長50%以上。</p><p>　　1.3 高溫對瀝青路面的影響</p><p>　　高溫天氣，特別是連續(xù)多天高溫對車轍形成影響極大。在連續(xù)高溫作用下瀝青軟化、體積膨脹，瀝青就容易上泛，瀝青混凝土的穩(wěn)定度隨溫度的升高而急劇下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度急劇下降。近幾年夏季高溫的情況似乎比以前更嚴(yán)重，經(jīng)常遇到幾十年一遇的高溫天氣，且持續(xù)時間特別長。通過調(diào)查，路面的溫度比

37、空氣的溫度高24℃；當(dāng)空氣溫度答道40℃左右時，其地面溫度達(dá)到60℃以上，最高溫度甚至到71～72℃。根據(jù)統(tǒng)計，高速公路的車轍發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，又是僅僅發(fā)生在最高氣溫的幾天里，而低于某個溫度，路面幾乎不會發(fā)生流動變形。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車轍能力越小，這是最普通的機(jī)理分析。氣溫低于30℃一般不會有大的車轍，甚至氣溫低于35℃，即路表溫度低于55℃情況下，車轍能夠限制在幾毫米的范圍內(nèi)，而氣溫超過38℃，車轍就會很快增長

38、，如果氣溫連續(xù)超過40℃，幾天就會使路面發(fā)生嚴(yán)重的車轍損壞。</p><p>　　1.4 研究的方法和手段</p><p>　　在研究過程中，根據(jù)瀝青、石料品種和纖維摻入量組成不同配合比，確定不同配比瀝青混合料的各種指標(biāo)，如馬歇爾穩(wěn)定度、瀝青含量、劈裂抗拉強(qiáng)度等。從試驗(yàn)結(jié)果得出的各指標(biāo)與常規(guī)瀝青混合料各種指標(biāo)比較，分析出SMA的性能。</p><p>　　1、SMA

39、穩(wěn)定劑（纖維素纖維）的物理、化學(xué)性能分析，在分析SMA穩(wěn)定劑與瀝青結(jié)合過程中，首先要了解穩(wěn)定劑的物理及其化學(xué)性能。</p><p>　　2、室內(nèi)試驗(yàn)分析SMA的形成機(jī)理和評價SMA的性能</p><p>　　(1)SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)及浸水馬歇爾試驗(yàn)</p><p>　　馬歇爾試驗(yàn)是對標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的試件在規(guī)定的溫度和速度等條件下受壓，測定瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)

40、，在馬歇爾試驗(yàn)的基礎(chǔ)上初步確定SMA混合料的瀝青含量，然后通過車轍試驗(yàn)最后確定SMA混合料的最佳油石比。</p><p>　　浸水馬歇爾試驗(yàn)主要是檢驗(yàn)瀝青混合料受水損害時，測試混合料水穩(wěn)定性并檢驗(yàn)配合比設(shè)計的可行性，通過浸水馬歇爾試驗(yàn)測出的殘留穩(wěn)定度與密級配混合料殘留穩(wěn)定度進(jìn)行比較并分析其特性的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　(2)SMA混合料車轍試驗(yàn)</p><p>

41、　　車轍試驗(yàn)在試驗(yàn)溫度為60℃，輪壓為0.7MPa的情況下，測定SMA混合料的高溫抗車轍能力，并作為混合料配合比設(shè)計中最佳瀝青含量確定的輔助性檢驗(yàn)使用。根據(jù)測定SMA混合料的動穩(wěn)定度結(jié)果與密級配瀝青混合料動穩(wěn)定度進(jìn)行比較，分析SMA混合料優(yōu)點(diǎn)所在。</p><p>　　(3)SMA混合料的三軸試驗(yàn)</p><p>　　對SMA混合料的三軸試驗(yàn)是分析SMA混合料強(qiáng)度形成機(jī)理的重要工作，通過幾

42、組SMA混合料試件的三軸試驗(yàn)，分析摻入混合料中添加劑與瀝青、集料之間的相互粘結(jié)方式，組成的構(gòu)造形式，添加劑在混合料中所起的作用，并與常規(guī)混合料進(jìn)行比較。SMA混合料強(qiáng)度形成機(jī)理的試驗(yàn)是了解分析SMA混合料構(gòu)造強(qiáng)度形成的重要手段，為今后尋求國內(nèi)的SMA混合料指出有力的依據(jù)。</p><p>　　粗集料多，且相互嵌擠是SMA具有較高高溫穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。這樣的組成結(jié)構(gòu)與常規(guī)比較，具有較大的內(nèi)摩阻力。用三軸試驗(yàn)檢驗(yàn)SM

43、A混合料的內(nèi)摩阻力，并與密級混合料進(jìn)行比較。</p><p>　　(4)SMA混合料劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)</p><p>　　SMA混合料在規(guī)定條件下軸線加荷破壞時的應(yīng)力（劈裂強(qiáng)度）試驗(yàn)，直接得出垂直變形，在規(guī)定溫度和力載速率時劈裂破壞的力學(xué)性質(zhì)，這些測試的值將與常規(guī)混合料劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行比較，從中取得材料的參數(shù)，為SMA路面結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇力學(xué)設(shè)計參數(shù)，為設(shè)計提供數(shù)據(jù)。</p>

44、<p>　　2 SMA原材料的性能分析</p><p>　　SMA是瀝青瑪?shù)壑槭目s寫，是一種以瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多的填料組成的瀝青瑪?shù)壑?，填充于間斷級配的粗集料骨架間隙中組成一體所形成的瀝青混合料，簡稱SMA。SMA混合料屬于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)、具有耐磨抗滑、密實(shí)耐久、抗疲勞、抗高溫車轍、減少低溫開裂等優(yōu)點(diǎn)。世界各國在實(shí)踐中已證明，設(shè)計選用合理的路面結(jié)構(gòu)，如果沒有優(yōu)質(zhì)的原材料和

45、適宜的瀝青混合料配合比，也保證不了瀝青路面的使用性能。下面來介紹SMA原材料的性能。</p><p><b>　　2.1 瀝青</b></p><p>　　2.1.1 瀝青的結(jié)構(gòu)</p><p>　　瀝青是黑色或暗黑色固體，半固體或粘稠狀物，由天然或人工制造而得，主要為高分子烴類所組成，它們通?？梢允菤怏w，液體，半固體或固體，完全溶解于二硫化碳

46、。</p><p>　　瀝青是十分復(fù)雜的烴類和非烴類的混合物，是石油中相對分子量最大，組成及結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部分。通常為了分析方便，并使結(jié)果能直觀地表現(xiàn)路用性能，而將瀝青分為幾個化學(xué)性質(zhì)比較接近的部分。一般將瀝青分為油分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)三個組分。瀝青就是以瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)被吸附于其表面，并逐漸向外擴(kuò)散，形成膠團(tuán)，膠團(tuán)再分散于油分中而形成一種膠體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。</p><p>　　瀝青是一種極為

47、復(fù)雜的有機(jī)化合物，對其各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)已做了不少的研究工作。一般認(rèn)為，油質(zhì)和蠟主要是由一些直鏈烷烴所組成，這些直鏈烷烴又帶有不同長短的側(cè)鏈，有時在主鏈的鏈端還有不同數(shù)量的芳核。</p><p>　　在道路中理想的瀝青應(yīng)是低溫時有柔韌性不脆裂，高溫時抗永久變形能力大。但是由于瀝青的復(fù)雜組成結(jié)構(gòu)，使瀝青具有復(fù)雜的力學(xué)形態(tài)。低溫時，瀝青既硬又脆，這時它呈玻璃態(tài)，溫度升到一定時，它開始變軟而呈粘彈性狀態(tài)，溫度繼續(xù)升高而呈

48、現(xiàn)粘流態(tài)。瀝青的這種隨著溫度升高而呈現(xiàn)的脆性—粘彈—粘流態(tài)的轉(zhuǎn)化情況，影響了它的路用性。使其低溫易裂，高溫易產(chǎn)生永久變形。</p><p>　　2.1.2 瀝青的技術(shù)性能</p><p>　　1、瀝青的粘結(jié)性：瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移的抵抗剪切變形的能力。瀝青材料作為路面結(jié)合料，首先的技術(shù)性質(zhì)是粘結(jié)性，它是指瀝青材料在外力的作用下，瀝青粒子產(chǎn)生相互位移時抵抗變形的性能。&l

49、t;/p><p>　　2、瀝青的感溫性：瀝青是復(fù)的雜的膠體結(jié)構(gòu)，粘度隨溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化，這種粘度隨溫度變化的感應(yīng)性稱為感溫性。它是決定瀝青使用時的工作性以致應(yīng)用于路面中的服務(wù)性的重要指標(biāo)。</p><p>　　3、瀝青粘附性：瀝青材料的主要功能之一，瀝青與集料的粘附性直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。瀝青與集料粘附的基本機(jī)理是一個復(fù)雜的物理—化學(xué)過程。目前對于瀝青與集料的粘附性機(jī)理

50、的解釋主要是：表面能理論、極性理論和表面構(gòu)造理論等。干燥的石料，在室溫條件下，容易被瀝青所潤溫，亦即瀝青薄膜可以再在石料表面鋪展為薄層。但是瀝青薄膜在石料表面鋪展后，當(dāng)遇水時，水對瀝青的置換作用，可使瀝青膜薄自集料表面剝落下來。</p><p>　　4、瀝青的低溫性能：瀝青的低溫性能與瀝青路面的低溫抗裂性有密切的關(guān)系，瀝青的低溫延性與低溫脆性是重要的性能，多以瀝青的低溫延度試驗(yàn)和脆點(diǎn)試驗(yàn)來表征。</p>

51、;<p>　　5、瀝青的耐久性：瀝青在使用過程中受到加熱，拌和，攤鋪，輾壓，交通荷載以及自然因素的作用，而使瀝青發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。逐漸改變了其原有的性能而變硬變脆，稱為老化。瀝青路面應(yīng)有較長的使用年限，因此要求瀝青材料有較好的抗老化性。</p><p>　　2.1.3 瀝青的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　試驗(yàn)所用的瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)結(jié)果如下所示：</p>

52、<p>　　SBS改性瀝青技術(shù)性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。</p><p>　　SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果 表1</p><p>　　基質(zhì)瀝青技術(shù)性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。</p><p>　　基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果 表2</p><p><b>

53、;　　2.2 纖維素纖維</b></p><p>　　SMA混合料中的常用纖維材料有：木質(zhì)素纖維，礦物纖維，晴綸纖維，滌綸纖維，玻璃纖維等聚合物化學(xué)纖維。纖維在SMA混合料中作用是吸油，穩(wěn)定，增強(qiáng)，并提高SMA混合料高溫下的抗剪強(qiáng)度。選擇纖維時主要應(yīng)考慮其吸油性，耐熱性，與瀝青的粘附性等指標(biāo)。</p><p>　　2.2.1 纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)</p><

54、p>　　纖維素是一種在自然界里經(jīng)常能取得的有機(jī)化合物。通過化學(xué)分解，木質(zhì)素和大部分半纖維素被分解之后，惰性最大的大分子——纖維素留下來了。其經(jīng)驗(yàn)分子式為： （C6H10O5）n</p><p>　　n大多數(shù)情況下約為1000。</p><p>　　結(jié)構(gòu)式：（n大多數(shù)情況下約為500）單獨(dú)大分子聯(lián)接在一起形成一個長鏈結(jié)構(gòu)的纖維素（ARBOCEL）。</p><p&g

55、t;　　2.2.2 纖維素的化學(xué)性能</p><p>　　SMA瀝青混合料所摻的纖維素（ARBOCEL ZZ8/1和VIATOP）其物理化學(xué)性能為：</p><p>　　PH值 7.5±1 （呈中性偏堿）</p><p>　　松散密度 25～30g/l</p><p>　　最

56、大的纖維長度 約5000μm</p><p>　　平均纖維長度 約1100μm</p><p>　　平均纖維厚度 約45μm</p><p>　　在國外不考慮石料的酸堿性問題，因?yàn)槔w維素偏堿性，因此摻加纖維素的瀝青能與酸性石料較好結(jié)合。</p><p>　　根據(jù)工藝過程的長短，最高工藝溫度為250℃，正常

57、的攤鋪溫度則可高達(dá)200℃；在正常的條件下能抗各種溶劑、酸、堿。</p><p>　　纖維素的顏色呈灰色的、細(xì)原纖維、長纖維的纖維素對生理無害的，對環(huán)境沒有污染。</p><p>　　2.2.3 纖維素纖維試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　為了在SMA中更好地吸附瀝青與礦粉，可摻加纖維使之在混合料中發(fā)揮加筋作用，使瀝青與礦粉能更好分散，不易成為膠團(tuán)，而具有增粘作用。&l

58、t;/p><p>　　SMA混合料開發(fā)初期并不采用穩(wěn)定劑，但由于瀝青膠漿的滴漏與混合料的離析，阻礙了SMA的廣泛應(yīng)用，后來采用了礦物纖維作為瀝青穩(wěn)定材料，使性能得到改善，后來相繼開發(fā)各種纖維使SMA的應(yīng)用得以推廣，木質(zhì)素纖維被認(rèn)為是最優(yōu)選擇。</p><p>　　所以本次試驗(yàn)為絮狀木質(zhì)素纖維，其相對密度為1.1。檢測結(jié)果列于表7。 </p><p>　　木質(zhì)素纖維試驗(yàn)

59、結(jié)果 表7</p><p><b>　　2.3 集料</b></p><p>　　集料是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合物，它包括各種天然砂、人工砂、亂石和碎石，以及各類工業(yè)冶金礦渣。</p><p>　　集料按其粒徑范圍分為粗集料和細(xì)集料。在瀝青混合料中，粗集料是指粒徑大于2.36MM以上的碎石、破碎

60、礫石、篩選礫石和礦渣等；粒徑小于5mm者稱為細(xì)集料。粗、細(xì)集料在混合物中分別起骨架和填充的作用。</p><p><b>　　2.3.1 粗集料</b></p><p>　　瀝青與集料粘附性的優(yōu)劣，決定著瀝青路面的使用壽命。若粘附性很差，通車后不久路面就會出現(xiàn)大面積毀壞，所以選用石料時，特別應(yīng)作粘附性試驗(yàn)。</p><p>　　除粘附性外，粗集

61、料的質(zhì)量控制指標(biāo)主要還有：集料的壓碎值、磨光值。根據(jù)壓碎值可間接判斷石料的強(qiáng)度、吸水率以及集料中的針片狀顆粒含量。磨光值是路表抗滑性能的保證。</p><p>　　根據(jù)國外研究資料表明SMA混合料對粗集料的質(zhì)量要求較高。集料中石料的洛杉機(jī)磨耗損失采用低值時，集料不會因石料間的接觸而易破壞。另外，集料的形狀應(yīng)該是立方體為優(yōu)，扁平的和條形礦料的含量不超過10%，粗集料應(yīng)具有粗糙的紋理，這樣可以保證在交通荷載作用下集料

62、間仍能保持嵌鎖作用。SMA混合料中不使用或極少使用天然砂，而采用機(jī)制砂，機(jī)制砂必須堅(jiān)硬、有棱角、粗糙紋理。</p><p>　　對于江西省境內(nèi)的石料調(diào)查，主要有：玄武巖、砂巖、石灰?guī)r等，這三種石料根據(jù)水煮法做好粘附性試驗(yàn)結(jié)果，玄武巖和石灰?guī)r與瀝青的粘附性均為4～5級，而砂巖只有2級。當(dāng)瀝青中加入0.4%的A型抗剝離劑后，與砂巖的粘附性才能提高到4級。這三種石料的其他技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見表3-10。</p>

63、;<p>　　表3-10 三種粗集料的技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　從上表可知，三種石料中除砂巖的細(xì)長扁平顆粒超出規(guī)范要求值外，其余指標(biāo)均滿足要求，綜合考慮三種石料的各種指標(biāo)，結(jié)合文獻(xiàn)[6]成果，宜選用玄武巖，本次試驗(yàn)采用的是與玄武巖性能近似的輝綠巖。</p><p><b>　　2.3.2 細(xì)集料</b></p><p&g

64、t;　　細(xì)集料在SMA中所占的比例較低，但對SMA性能也有影響。1998年AASHTO規(guī)范建設(shè)要求采用機(jī)制砂，因?yàn)闄C(jī)制砂有良好的棱角性和嵌擠性能，能更好地形成嵌擠結(jié)構(gòu)，對于SMA的高溫穩(wěn)定性有利，因此，一般要求要有一半為機(jī)制砂。通過試驗(yàn)對比，全部采用天然砂的試件車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度僅能達(dá)到4000次/mm左右，馬歇爾穩(wěn)定度也較低。本項(xiàng)目為使SMA形成較好的嵌擠結(jié)構(gòu)，經(jīng)料場反復(fù)加工、最終篩選，最終全部采用人工砂。</p><

65、;p>　　2.3.3 集料性能測試</p><p>　　此處集料為石灰?guī)r，現(xiàn)場提供4檔規(guī)格料，現(xiàn)對其各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試結(jié)果列于表3～表5。</p><p>　　集料基本性能測試值 表3</p><p>　　注：括號中數(shù)據(jù)為細(xì)集料數(shù)據(jù)。</p><p>　　集（礦）料篩分結(jié)果

66、 表4</p><p>　　集料密度測定值 表5</p><p><b>　　2.4 填料</b></p><p>　　填料在瀝青混合料中的作用非常重要，瀝青混合料主要是依靠瀝青與礦粉的交互作用形成較高粘結(jié)力的瀝青膠漿，將粗細(xì)集料結(jié)合成一個整體。用于瀝青混合料的填料最好采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基

67、性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，生產(chǎn)礦粉的原石料中泥土雜質(zhì)應(yīng)清除。礦粉要求干燥，潔凈，能自由地從石粉倉中流出。</p><p>　　填料采用磨細(xì)礦粉，技術(shù)指標(biāo)結(jié)果見表6。</p><p>　　填料試驗(yàn)結(jié)果 表6</p><p>　　3 SMA混合料配合比設(shè)計</p><p>　　3.1 SM

68、A配合比設(shè)計指標(biāo)</p><p>　　3.1.1 SMA設(shè)計級配范圍</p><p>　　表3—29為SMA混合料級配范圍的建議值，SMA混合料的最大粒徑應(yīng)與面層結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度相匹配，結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度為集料的公稱最大粒徑的2-2.5倍</p><p>　　SMA混合料礦料級配范圍 表3-29</p><p>　　3.1.2 SMA體積結(jié)構(gòu)參數(shù)

69、和性能指標(biāo)</p><p>　　SMA混合料是石—石接觸的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，瀝青瑪?shù)壑畛溆凇肮羌堋遍g隙中，并將“骨架”膠結(jié)成整體，構(gòu)成的混合料將具有較高的強(qiáng)度，柔韌性和耐久性。應(yīng)此在SMA混合料中必須具有足夠數(shù)量的粗集料形成骨架嵌擠，互不干涉的體積結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行配合比設(shè)計時，首先應(yīng)考慮的因素是與集料級配有關(guān)的體積結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　(1) 粗集料骨架間隙率VCA</p>

70、<p>　　粗集料間隙率是指粗集料實(shí)體之間的空間體積占整個試件體積的百分率，用于評價按照嵌擠原則設(shè)計的骨架型瀝青混合料的體積特征，主要用于SMA混合料或OGFC混合料的組成設(shè)計。</p><p>　　搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率</p><p>　　搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率是將4.75mm（或2.36mm）以上的干燥粗集料按照規(guī)定條件在容量筒中搗實(shí)，所形成的粗集料骨架實(shí)體以外的

71、空間體積占容量筒體積的百分率，以VCADRC表示，采用式（3—19）計算。</p><p>　　VCADRC=﹙1-ρ∕ρb﹚×100%</p><p>　　式中：VCADRC—搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率，%；</p><p>　　ρ—搗實(shí)法測定的粗集料裝填密度，g∕cm³；</p><p>　　ρb—粗集料的平均毛體積密

72、度，g∕cm³。</p><p>　　瀝青混合料試件的粗集料骨架以外的體積占整個試件體積的百分率，采用式（3-20）計算。對于SMA-16和SMA-13，粗集料通常是指粒徑≥4.75的粗集料；對于SMA-10粗集料是指粒徑≥2.36mm的粗集料。</p><p>　　VCAmix=（1-ρb×Pca÷ρca÷ρw）×100%</p&g

73、t;<p>　　式中：VCAmix—瀝青混合料粗集料骨架間隙率，%;</p><p>　　Pca—瀝青混合料中粒徑≥4.75mm（或≥2.36mm）的粗集料比例，%；</p><p>　　Pca—粗集料的平均毛體積密度，g∕cm³；</p><p>　　ρb—瀝青混合料實(shí)測毛體積密度，g∕cm³；</p><p&

74、gt;　　ρw—水的密度，≈1 g∕cm³。</p><p>　　SMA混合料是按照骨架嵌擠原則設(shè)計的，為了充分發(fā)揮SMA混合料中粗集料石-石骨架的嵌擠作用，在壓實(shí)狀態(tài)下，瀝青混合料中的粗集料間隙率VCAmix必須滿足式（3-21）的要求。粗集料骨架間隙率VCADRC能否大于瀝青混合料骨架間隙率VCAmix是檢驗(yàn)粗集料能否形成嵌擠骨架的關(guān)鍵。當(dāng)不能滿足式（3-21）的條件時，混合料的粗集料骨架實(shí)際上是被

75、所填充瀝青瑪?shù)壑瑩伍_了，表明在混合料中或瑪?shù)壑^多，或粗集料骨架間隙過小。所以，粗集料間隙率VCA實(shí)際上控制了SMA混合料中瀝青瑪?shù)壑目傮w積。</p><p>　　VCAmix≤VCADRC</p><p>　　式中：VCAmix—壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料中的粗集料間隙率，%；</p><p>　　VCADRC—搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率，%。</p>

76、<p>　　馬歇爾試件的體積參數(shù)</p><p>　　礦料間隙率VMA足夠大是保證加入足量的瀝青的前提，否則，在路面使用的壓密過程中，過多的瀝青會浮于混合料的表面，出現(xiàn)泛油或油斑等病害。由于在SMA混合料中瀝青用量高于普通瀝青混合料，所以對其礦料間隙率的要求較大。</p><p>　　瀝青飽和度VFA的大小反映瀝青混合料中瀝青用量是否適合。瀝青用量過大會導(dǎo)致路面的泛油和車轍等，瀝

77、青用量過小，瀝青路面的耐久性不足。</p><p>　　壓實(shí)后SMA混合料的空隙率VV對瀝青路面的使用性能和耐久性有著較大的影響。由于SMA混合料的粗級配及高瀝青用量特征，較低的空隙率將導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)油斑，泛油或發(fā)生車轍，而空隙率過大會降低SMA混合料的耐久性。目前世界各國對SMA空隙率的控制值不盡相同，如德國2%-4%、匈牙利2.5%-4.5%、意大利1%-4%、荷蘭4%-5%，、美國3%-4%。我國現(xiàn)行規(guī)范

78、《公路工程瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ014-97）中建議：SMA混合料的空隙率VV宜控制在3%-4%，在實(shí)際使用時，應(yīng)根據(jù)氣溫和荷載情況綜合確定。</p><p>　　瀝青飽和度VFA的大小反映瀝青混合料中瀝青用量是否適合。瀝青用量過大會導(dǎo)致路面的泛油和車轍等，瀝青用量過小，瀝青路面的耐久性不足。 </p><p>　　由于馬歇爾試驗(yàn)的局限性，在相同的試驗(yàn)條件下，與密集配AC型混合料相比，

79、SMA混合料通常表現(xiàn)為馬歇爾穩(wěn)定度低，而流值高，試驗(yàn)結(jié)果與這兩種混合料在實(shí)際路面中的表現(xiàn)不相符，所以馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度和流值不是SMA混合料配合比設(shè)計的主要指標(biāo)。馬歇爾試驗(yàn)的目標(biāo)是檢測試件的各項(xiàng)體積結(jié)構(gòu)參數(shù)，以確定SMA混合料的礦料級配。采用浸水試件的殘留穩(wěn)定度評價SMA混合料的水穩(wěn)定性。</p><p>　　3.2 SMA混合料的配合比設(shè)計方法</p><p>　　SMA混合料的配合比設(shè)

80、計原則體現(xiàn)在兩個方面：一是粗集料顆?；ハ嗲稊D組成高穩(wěn)定性的“石-石骨架”結(jié)構(gòu)；二是由細(xì)集料，瀝青混合料和穩(wěn)定添加劑組成的瀝青瑪?shù)壑畛洹肮羌堋遍g隙，并將“骨架”膠結(jié)在一起，瀝青瑪?shù)壑瑧?yīng)略有富余，以使混合料獲得較好的柔韌性和耐久性。SMA混合料配合比設(shè)計包括目標(biāo)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比設(shè)計，目標(biāo)配合比設(shè)計流程見圖3-25。</p><p>　　3.2.1 確定SMA混合料的初級級配</p><p&

81、gt;　　調(diào)整各種集料用量比例設(shè)計3組不同的初級級配，3組級配在4.75mm（如果是SMA-10，則為2.36mm，以下相同）篩的通過率應(yīng)分別為設(shè)計級配范圍的中值±3%左右。3組級配的礦粉數(shù)量最好相等，使0.075mm通過率為10%左右，在其它篩孔上，3個級配必須符合所選擇的級配范圍的要求。</p><p>　　3.2.2 試驗(yàn)檢測</p><p>　　(1)測試粗集料骨架間隙率

82、VCADRC</p><p>　　將3組初試級配混合料中小于4.75mm的集料篩除，分別測定4.75mm以上各檔粗集料的毛體積密度，并按照各檔集料比例計算粗集料的平均毛體積密度。</p><p>　　用搗實(shí)法測定4.75mm以上粗集料的裝填密度，計算各組初試級配在搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率VCADRC</p><p>　　(2)制作馬歇爾試件</p>

83、<p>　　馬歇爾試件擊實(shí)次數(shù)為：雙面各擊50次。按照初試油石比和礦料制作馬歇爾試件。</p><p>　　(3)試件體積參數(shù)的測試</p><p>　　采用表干法測試SMA混合料試件的毛體積密度。最好采用實(shí)測法測定SMA混合料試件的最大毛體積密度，當(dāng)使用改性瀝青時用溶劑法測試，使用非改性瀝青時也可以采用填空法測定。若采用實(shí)測法有困難或難以得到準(zhǔn)確結(jié)果時，也可以采用SMA混合料的

84、理論最大密度代替實(shí)測最大毛體積密度。</p><p>　　3.2.3 確定SMA混合料的設(shè)計級配</p><p>　　從3組初試級配結(jié)果中選擇滿足VCAmix≤VCADRC和VMA＞16.5%要求的級配作為設(shè)計級配。當(dāng)有1組以上的級配同時滿足要求時，以4.75mm通過率大，且VMA較大的級配為設(shè)計級配為設(shè)計級配。</p><p>　　3.2.4 確定SMA混合料的瀝

85、青用量</p><p>　　根據(jù)所選擇的設(shè)計級配和初試級配和初試油石比的空隙率結(jié)果，以0.2%-0.4%為間隔，調(diào)整3個不同的油石比，再次制作馬歇爾試件。然后測試密度，并計算試件空隙率等各項(xiàng)體積參數(shù)指標(biāo)。繪制各項(xiàng)體積指標(biāo)與油石比的關(guān)系曲線，根據(jù)要求的設(shè)計空隙率確定最佳油石比。</p><p>　　在炎熱地區(qū)可選擇表3-30規(guī)定的空隙率上限值，在寒冷地區(qū)可選擇靠近空隙率中，下限值。</

86、p><p>　　3.2.5 SMA混合料的性能檢驗(yàn)</p><p>　　SMA混合料的配合比確定后，應(yīng)對混合料進(jìn)行謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)，肯塔堡飛散試驗(yàn)。</p><p>　　SMA混合料必須進(jìn)行車轍試驗(yàn)，驗(yàn)證混合料的高溫抗車轍能力。</p><p>　　SMA混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。</p><p>　　采用輪輾法成型SMA混

87、合料試件，進(jìn)行表面的滲水系數(shù)和構(gòu)造深度檢驗(yàn)。</p><p><b>　　3.3 配合比設(shè)計</b></p><p>　　3.3.1 設(shè)計初試級配</p><p>　　按礦料篩分進(jìn)行組配，以4.75mm為關(guān)鍵篩孔，設(shè)計3個不同粗細(xì)的初試級配，各檔礦料的摻配比例如表8。</p><p>　　初試級配礦料摻配比例

88、 表8</p><p>　　3.3.2 確定設(shè)計級配</p><p>　　采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的方法成型150mm×100mm的圓柱體試件，集料加熱溫度185℃，改性瀝青加熱溫度170℃，混合料拌和溫度185℃，試模預(yù)熱溫度120℃，壓實(shí)溫度165℃，旋轉(zhuǎn)100次。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以油石比5.5%為初試油石比，初試級配試驗(yàn)結(jié)果見表9。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按VCAmix＜VCA

89、DRC及VMA≥16.0%的要求，當(dāng)有1組以上的級配同時符合要求時，以粗集料骨架分界集料通過率大且VMA較大的級配為設(shè)計級配，因此確定級配3為設(shè)計級配。</p><p>　　初試級配試驗(yàn)結(jié)果 表9</p><p>　　根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果選擇的級配組成如下表。</p><p>　　SMA20級配合

90、 表10</p><p>　　圖1 SMA20級配</p><p>　　3.3.3 確定最佳油石比</p><p>　?。ǚ桨敢唬?.4%抗車轍劑+普通瀝青+0.3%纖維</p><p>　?。ǚ桨付└男詾r青+0.4%纖維</p><p>　?。ǚ桨溉└男詾r青+0.3%纖維</p><p&

91、gt;　　根據(jù)確定的設(shè)計級配和初試油石比試驗(yàn)結(jié)果，以0.3%為間隔，按5個油石比4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%，制作試件，按期望的設(shè)計空隙率4.5%，最終確定了上面層SMA-20三種方案的最佳油石比。每種方案對應(yīng)的最佳油石比如下。</p><p>　　最佳油石比試驗(yàn)結(jié)果 表11</p><p><b>　　4 高溫

92、性能研究</b></p><p>　　4.1 瀝青路面高溫性能</p><p>　　高溫天氣對車轍形成具有影響極大。在連續(xù)高溫作用下瀝青軟化、體積膨脹，瀝青就容易上泛，瀝青混凝土的穩(wěn)定度隨溫度的升高而急劇下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度急劇下降。近幾年夏季高溫的情況似乎比以前更嚴(yán)重，經(jīng)常遇到幾十年一遇的高溫天氣，且持續(xù)時間特別長。通過調(diào)查，路面的溫度比空氣的溫度高24℃；當(dāng)空氣溫度答道40℃左右

93、時，其地面溫度達(dá)到60℃以上，最高溫度甚至到71～72℃。根據(jù)統(tǒng)計，高速公路的車轍發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，又是僅僅發(fā)生在最高氣溫的幾天里，而低于某個溫度，路面幾乎不會發(fā)生流動變形。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車轍能力越小，這是最普通的機(jī)理分析。氣溫低于30℃一般不會有大的車轍，甚至氣溫低于35℃，即路表溫度低于55℃情況下，車轍能夠限制在幾毫米的范圍內(nèi)，而氣溫超過38℃，車轍就會很快增長，如果氣溫連續(xù)超過40℃，幾天就會使路面發(fā)生

94、嚴(yán)重的車轍損壞。</p><p>　　關(guān)于溫度與瀝青混合料的勁度模量目前已有大量的研究。根據(jù)檢測，路面內(nèi)的溫度是隨路面深度逐漸降低的，按照各層的平均溫度，可以計算得出各層瀝青混合料的勁度模量，隨著溫度下降，勁度模量從600～1000MPa下降到不足200MPa，幾乎下降5倍。我國已經(jīng)進(jìn)行了大量的不同溫度瀝青混合料的車轍試驗(yàn)，瀝青混合料的動穩(wěn)定度是溫度升高而以冪指數(shù)關(guān)系下降的，瀝青質(zhì)量越好，下降的速度越緩。<

95、/p><p>　　現(xiàn)在高速公路貫通成網(wǎng)，跨省的長途重載車大幅度增加，交通量增長快，超載車輛多、渠化交通。另外貨物運(yùn)輸量想對較大，在大型車輛中超載、超限車輛所占比例較大60％～70％。在大量行車，特別是載貨卡車反復(fù)作用下，高溫時已經(jīng)軟化的瀝青使瀝青混凝土的強(qiáng)度降低，瀝青混凝土進(jìn)一步密實(shí)，瀝青混凝土空隙率減小，形成泛油和車轍現(xiàn)象。在行車荷載的反復(fù)作用下，底部的裂縫會逐漸擴(kuò)展到上部，并使瀝青面層也產(chǎn)生開裂破壞。對有車轍的行

96、車道，通過切割斷面分析，瀝青面層各結(jié)構(gòu)層次都存在有不同程度的變形，尤其以中面層變形最為嚴(yán)重，上面層次之。而面層與基層絕大多數(shù)段落粘結(jié)良好，且基層基本保持良好，平整，整體強(qiáng)度較高；沒有發(fā)現(xiàn)明顯病害。</p><p>　　近年來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通量呈現(xiàn)迅猛增長的趨勢。通過現(xiàn)場交通量調(diào)查，各種車型的實(shí)際交通增長率均在30%以上，而重型車的增長率更超過50％。在所調(diào)查車輛中，輪胎壓力小于0.7MPa的僅占20％左右

97、，超過1.1MPa的接近28％。普遍高于標(biāo)準(zhǔn)軸載輪壓，對鋪裝產(chǎn)生較大的損傷。首先在重車作用下，路面出現(xiàn)一次性破壞的可能性增加；其次，在發(fā)動機(jī)的牽引力一定的情況下，車輛超限直接導(dǎo)致車輛行駛速度及爬坡能力大幅度降低。在超限、超載和急劇增加的交通量作用下，使瀝青路面過早的產(chǎn)生車轍。</p><p>　　4.2 影響瀝青混合料高溫性能的因素</p><p>　　在山區(qū)高速公路陡坡路段或連續(xù)上坡路段

98、，載重汽車受縱坡的影響很大，重載、超載車已不能正常爬坡，行駛速主很低，車輪荷載的作用時間成倍延長；車輛行駛表現(xiàn)為車輪間歇的跳躍式前進(jìn)，對路面產(chǎn)生一附加的水平?jīng)_擊力，加速了瀝青路面的車轍破壞。 </p><p>　　4.2.1 行車速度 </p><p>　　根據(jù)汽車行駛理論，載重汽車在長陡坡路段爬坡行駛時一般先做加速度減小的減速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動的過程。因此，車輛載重越大，坡道越陡，汽車行

99、駛速度減小的越快，穩(wěn)定時速度越小。上坡路段載重汽車行車緩慢，行駛速度的降低延長了軸載對路面的作用時間，對路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變等產(chǎn)主影響。瀝青混合料作為一種粘彈性材料，遵從流變學(xué)的一般規(guī)律，按照流變學(xué)的波茲曼(Boltzmann)疊加原理，每次汽車荷載通過的作用可以按荷載作用時間疊加，每一輛車的荷載不同也是司樣疊加的。如果汽車荷載相同，通過一輛20 km／h的慢速車，與通過5輛100km／h的快速車的作用時間是相同的。因此，軸載越大的

100、載重車，在爬坡時的速度越慢，車速越低，換算的重載車輛數(shù)也越多，軸載和車速的疊加影響就更大。從表1可看出，如軸載從0．7 MPa增加到1．2 MPa，HXL瀝青混合料動穩(wěn)定度從1 140次／mm降低到589次／mm，同樣產(chǎn)生1 mm的車轍，荷載次數(shù)將降低一半。如果速度再從100 km／h降低到20km／h，荷載作用次數(shù)增大5倍，產(chǎn)生同樣大小的車轍的車輛數(shù)減少了10倍。因此，車速降低對車轍的影響比荷載的影響大得多。 </p>

101、<p>　　4.2.2 路面溫度 </p><p>　　(中國瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com) 行車速度的降低增加了車輪荷載與瀝青路面的作用時間，鑒于瀝青這種粘彈塑性材料的“時溫等效”特性，相當(dāng)于提高了路面的瞬時溫度；同時輪胎與路面之間的摩擦熱亦將增大，導(dǎo)致瀝青混合料的勁度模量降低，加速了車轍的產(chǎn)生。 </p><p>　　4.2.3 附加水平力的影響 </p&g

102、t;<p>　　由力學(xué)分析可知，車輛荷載分為行車水平力和垂直力。在縱坡路段，水平力由車輛荷載水平分力、車輛慣性力、變速力等通過車輪傳遞給路面。在陡坡路段，車輛荷載水平分力較正常情況大得多，加上綜合超載車在爬坡時跳躍式前進(jìn)的水平；中擊力的影響，面層將承受更大的剪應(yīng)力。表3為標(biāo)準(zhǔn)軸載下縱坡與汽車自重引起的剪應(yīng)力分量的關(guān)系。</p><p>　　4.3 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性</p><

103、p>　　高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。瀝青混合料是典型的粘-彈-塑性材料，在高溫條件下或長時間承受荷載作用時會產(chǎn)生顯著的變形，其中不能恢復(fù)的部分成為永久變形，這種特性是導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生車轍，波浪及擁包等病害的主要原因。在交通量大，重車比例高和經(jīng)常變速路段的瀝青路面上，車轍是最嚴(yán)重，最有危險的破壞形式之一。</p><p>　　4.

104、3.1 高溫穩(wěn)定性的評價方法和評價指標(biāo)</p><p>　　瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的評價試驗(yàn)方法較多，如圓柱體試件的單軸靜載、動載、重復(fù)荷載；三軸靜載、動載、重復(fù)荷載試驗(yàn)；簡單剪切的靜載、動載、重復(fù)荷載試驗(yàn)等。此外還有馬歇爾穩(wěn)定度，維姆穩(wěn)定度和哈費(fèi)式穩(wěn)定度等工程試驗(yàn)，以及反復(fù)輾壓模擬試驗(yàn)，如車轍試驗(yàn)等。下面介紹工程中常用的兩個試驗(yàn)及其評價指標(biāo)。</p><p><b>　?、亳R歇

105、爾穩(wěn)定度試驗(yàn)</b></p><p>　　馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)方法是由美國密西西比州公路局布魯斯，馬歇爾提出的，迄今已經(jīng)歷了半個多世紀(jì)。馬歇爾試驗(yàn)設(shè)備簡單，操作方便，被世界上許多國家所采用，也是目前我國評價瀝青混合料高溫性能的主要試驗(yàn)之一。</p><p>　　馬歇爾試驗(yàn)用于測定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。將瀝青混合料制備成規(guī)定尺寸的圓柱狀試件，試驗(yàn)時將試件橫向置于兩個半

106、圓形壓模中，使試件受到一定的側(cè)限。在規(guī)定溫度和加荷速度下，對試件施加壓力，記錄試件所受壓力與變形曲線。主要力學(xué)指標(biāo)為馬歇爾穩(wěn)定度和流值，穩(wěn)定度是指試件受壓至破壞時承受的最大荷載，以KN計，流值是達(dá)到最大破壞荷載時試件的垂直變形，以0.1mm計。</p><p>　　在我國瀝青路面工程中，馬歇爾穩(wěn)定度與流值既是瀝青混合料配合比設(shè)計主要指標(biāo)，也是瀝青路面施工質(zhì)量控制的重要試驗(yàn)項(xiàng)目。然而各國的試驗(yàn)和實(shí)際已證明，用馬歇爾

107、試驗(yàn)指標(biāo)預(yù)估瀝青混合料性能是不夠的，它是一種經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)，具有一定的局限性，不能確切反映瀝青混合料永久變形產(chǎn)生的機(jī)理，與瀝青路面的抗車轍能力的相關(guān)性不好。多年實(shí)踐和研究表明：對于某些瀝青混合料，即使馬歇爾穩(wěn)定度和流值都滿足技術(shù)要求，也無法避免瀝青路面出現(xiàn)車轍。應(yīng)此在評價瀝青混合料的高溫抗車轍能力時，還需要采用其他試驗(yàn)。</p><p><b>　?、谲囖H試驗(yàn)</b></p>&l

108、t;p>　　車轍試驗(yàn)方法首先是由英國運(yùn)輸與道路研究試驗(yàn)所開發(fā)的，并經(jīng)過了法國，日本等國道路工作者的改進(jìn)與完善。車轍試驗(yàn)時一種模擬車輛輪胎在路面上滾動形成車轍的工程試驗(yàn)方法，試驗(yàn)結(jié)果較為直觀，且與瀝青路面車轍深度之間有著較好的相關(guān)性。我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對用于高速公路，一級公路和城市快速路，主干路瀝青路面的上面層和中面層的瀝青混合料，在用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計時，必須采用車轍試驗(yàn)對瀝青混合料的抗車轍能力進(jìn)行檢驗(yàn)，不滿足要求時應(yīng)對礦料級

109、配或?yàn)r青用量進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行配合比設(shè)計。</p><p>　　目前我國的車轍試驗(yàn)是采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法成型瀝青混合料板塊狀試件，在規(guī)定的溫度條件下，試驗(yàn)輪以42±1次／min的頻率，沿著試件表面同一軌跡上反復(fù)行走，測試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下所形成車轍深度。以產(chǎn)生1mm車轍變形所需要的行走次數(shù)，即動穩(wěn)定度指標(biāo)評價瀝青混合料的抗車轍能力，動穩(wěn)定度由式（3-2）計算。</p><p>