沥青膜有效厚度对沥青混合料高温稳定性的影响

级 配 油石比 毛体积 实测理论 类 型 （ % ） 相对密度 相对密度
3． 2 3． 6 4． 0 AC － 20C 4． 4 4． 8 5． 2 5． 6
2． 308 2． 312 2． 347 2． 362 2． 363 2． 361 2． 353
2． 521 2． 496 2． 489 2． 484 2． 464 2． 451 2． 441
5 ～ 10mm和 10 ～ 20mm 四档集料和东海油 70 #A 级
道路石油沥青、矿粉、P． C 32． 5 水泥。本文研究重
点在于沥青膜有效厚度与高温稳定性的关系，故级
配曲线的选择采用工程实际使用的级配，具体确定
方法由于篇幅限制，不做详细说明。此级配各筛孔
通过率见表 3，级配曲线见图 1。
表 3 各筛孔通过率（ % ）
本文根据常用作中面层的 AC － 20C 沥青混合 料，对沥青膜有效厚度进行了研究。文中采用的级 配为工地现场施工调整后的施工配合比，之后采用 七个不同的油石比进行试验，得出如下结论：
（ 1） 由于级配采用破碎砾石为粗骨料，开孔空
隙少，集料吸收的沥青较少，故油石比与沥青膜有效 厚度存在一定的线性关系。
本文采用东海油 70#A 级道路石油沥青进行研 究，并进行了沥青技术指标的检测，具体技术指标如 表 1 所示。
从东海油 70 #基质沥青的检测结果来看，各项 指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》、《公路 沥青路面设计规范》要求，可用于本研究的使用。
表 1 70#基质沥青技术指标检测结果
指标
针入度（ 25℃ ，5s，100g） 针入度指数 PI 软化点（ Ｒ＆B） 60℃ 动力粘度 15℃ 延度 10℃ 延度 闪点 溶解度 密度（ 15℃ ）
Abstract The paper first detection of raw materials，and then graded according to the construction site，a series of studies，the effect of the effective thickness of the asphalt membrane temperature stability of asphalt mixture． By controlling the different aggregate ratio to control the amount of asphalt，bitumen membrane in order to achieve effective thickness variations，studied the relationship between aggregate ratio of the effective thickness of the asphalt membrane，Whetstone ratio with dynamic stability and the effective thickness of the asphalt film and dynamic stability relationship． Tests showed that： there is a linear relationship between the ratio of Whetstone effective film thickness and asphalt； aggregate ratio，the relationship between the presence of a cubic curve and the effective thickness of the asphalt film dynamic stability； derived from the fitted curve，when the asphalt film thickness 8． 7 ～ 8． 8μm effective when asphalt the best mix of high temperature stability，dynamic stability maximum．
表4ac一20c型设计配合比马歇尔稳定度试验结果表5车辙试验结果3试验结果分析通过上述试验结果绘制油石比与沥青膜有效厚度油石比与动稳定度和沥青膜有效厚度与动稳定度的关系曲线如图2图3图4y22f62xo18042832364444852566油石比240022002000趟180091600播140012001000图2油石比与沥青膜有效厚度的关系曲线2832364444852566油石比图3油石比与动稳定度的关系曲线678910ll1213沥青膜有效厚度mm图4沥青膜有效厚度与动稳定度的关系曲线由图2可知在原材料不变相同的级配条件下由于集料为破碎砾石开口空隙较少矿料吸收的沥青较少故油石比一定的范围内与沥青膜有效厚度存在一定的线性关系
根据试验数据分析，由图 3、图 4 可知，相同的 级配条件下，通过曲线拟合，油石比、沥青膜有效厚 度（ 一定的范围内） 与沥青混合料动稳定度存在一
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北方交通
2014 年 第 8 期
定的三次曲线关系。 在集料级配不变的条件下，沥青混合料的高温
稳定性在初始阶段，集料的开口空隙及矿粉、水泥吸 收一部分沥青，有效沥青的含量较少，沥青不足以形 成结构沥青薄膜来粘结矿料颗粒，板结性不良，在高 温条件下的变形量较大，故而动稳定度较低； 随着沥 青用量的增大，沥青可形成薄膜并充分粘结矿料颗 粒表面，胶结作用增强，自由沥青的量少，混合料的 整体板结性增强，在高温条件下的变形量小，故而动 稳定度高； 随沥青用量继续增多，集料吸收的沥青不 变，进而自由沥青增多，自由沥青逐渐将矿料颗粒推 开，在高温条件下，自由沥青容易产生流动，对集料 的嵌挤作用起到一定的润滑作用，降低了沥青混合 料的内摩擦角，故在进行车辙试验时，导致混合料出 现较大的变形，动稳定度降低。 4 结论
薄膜加热 质量变化，不小于 试验 残留针入度比（ 25℃ ）
TFOT 后 残留延度（ 10℃ ）
单位 设计指标 检测结果
0． 1mm 60 ～ 80
64． 8
－ 1． 5 ～ + 1． 0 － 1． 04
℃ Pa·s
cm cm ℃ % g / cm3 % % cm
不小于 46℃ 不小于 180 不小于 100 不小于 15 不小于 260 不小于 99． 5 实测记录 不大于 ± 0． 8 不小于 61
毛体积相对密度 吸水率（ % ）
2． 639
0． 48
2． 618
0． 62
2． 614
0． 76
2． 647
0． 36
2． 673
/
3． 086
/
1． 2 级配曲线的确定
2014 年 第 8 期
李博成等： 沥青膜有效厚度对沥青混合料高温稳定性的影响
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AC － 20C 沥青混合料采用 0 ～ 3mm、3 ～ 5mm、
确定方法的研究［J］． 中国市政工程，2005（ 2） ： 16 － 20．
Affect the Effective Thickness of the Asphalt Membrane Temperature Stability of Asphalt Mixture
LI Bo-cheng，QIN Wen-chao
（ 2） 相 同 的 级 配 条 件 下，通 过 曲 线 拟 合，油 石 比、沥青膜有效厚度（ 一定的范围内） 与沥青混合料 动稳定度存在一定的三次曲线关系。
（ 3） 根据文中对试验数据的分析得出的拟合曲 线，当沥青膜有效厚度为 8． 7 ～ 8． 8μm 时，沥青混合 料的高温稳定性最佳，动稳定度最大。
有效沥 青含量 Pbe （ % ）
3． 09 3． 39 3． 84 4． 13 4． 56 4． 93 5． 29
沥青膜 有效厚度
（ μm）
6． 96 7． 67 8． 71 9． 41 10． 43 11． 32 12． 19
表 5 车辙试验结果
油石比 3． 2 3． 6 4． 0 4． 4 4． 8 5． 2 5． 6 （ %） 动稳定度 1320 1870 2180 1920 1780 1350 1013 （ 次 / mm）
文中以常用作中面层的 AC － 20C 沥青混合料 为例，研究了沥青膜有效厚度与混合料高温稳定性 的关系。首先对集料、沥青及外加剂进行原材料检 测，并调节级配曲线，为研究混合料沥青膜有效厚度 做准备。其次根据级配曲线，选用五个不同的油石 比进行马歇尔试验及车辙试验，得出沥青用量、沥青 膜有效厚度及动稳定度的一系列试验数据，对研究 数据进行归纳分析，从而得到沥青膜有效厚度对沥 青混合料高温稳定性的影响规律。 1 原材料选择及级配曲线 1． 1 原材料 1． 1． 1 沥青技术指标
不小于 6
48． 2 236． 4
108 32 285 99． 9 1． 005 0． 1 82． 4 7． 9
1． 1． 2 集料技术指标
试验采用大型砾石破碎后的 10 ～ 20mm 碎石、
5 ～ 10mm碎石、3 ～ 5mm 碎石和 0 ～ 3mm 石屑四档集
料，由于砾石为酸性材料，与沥青的黏附性差，故选
3 试验结果分析 通过上述试验结果，绘制油石比与沥青膜有效
厚度、油石比与动稳定度和沥青膜有效厚度与动稳图来自3 油石比与动稳定度的关系曲线
图 4 沥青膜有效厚度与动稳定度的关系曲线
由图 2 可知，在原材料不变，相同的级配条件 下，由于集料为破碎砾石，开口空隙较少，矿料吸收 的沥青较少，故油石比（ 一定的范围内） 与沥青膜有 效厚度存在一定的线性关系。有研究表明沥青混合 料Ⅰ型级配空隙率为 3% ～ 6% 时，沥青膜厚度应为 6 ～ 8μm，故可根据油石比估算以破碎砾石为集料的 沥青混合料的沥青膜有效厚度，由此判断出沥青混 合料最佳油石比，具有更好的工程实用性。
图 2 油石比与沥青膜有效厚度的关系曲线
图 1 AC － 20C 合成级配图
2 试验设计
按设计的矿料比例配料，采用七种油石比，进行
马歇尔试验并计算沥青膜有效厚度，试验结果见表
4，设计级配合成毛体积相对密度 2． 642，合成表观
相对密度为 2． 674。
表 4 AC － 20C 型设计配合比马歇尔稳定度试验结果
— 72 — 文章编号： 1673 － 6052（ 2014） 08 － 0072 － 03
北方交通 中图分类号： U416． 4
2014 年 第 8 期 文献标识码： A
沥青膜有效厚度对沥青混合料 高温稳定性的影响
李博成，秦文超
（ 长安大学 西安市 710064）
摘 要： 首先进行原材料的检测，然后按照工地施工级配，进行一系列研究，探讨了沥青膜有效厚度对沥青混 合料高温稳定性的影响。通过控制不同的油石比来控制沥青用量，以此实现沥青膜有效厚度的变化，研究了油石 比与沥青膜有效厚度的关系、油石比与动稳定度的关系及沥青膜有效厚度与动稳定度的关系。试验表明： 油石比 与沥青膜有效厚度存在线性关系； 油石比、沥青膜有效厚度与动稳定度存在三次曲线关系； 根据拟合曲线得出，当 沥青膜有效厚度为 8． 7 ～ 8． 8μm 时，沥青混合料的高温稳定性最佳，动稳定度最大。
择掺加水泥的方法来改善粘附性及水稳定性。各集
料的相对密度及吸水率见表 2。
表 2 集料技术指标
材料名称
10 ～ 20mm 碎石 5 ～ 10mm 碎石 3 ～ 5mm 碎石 0 ～ 3mm 石屑
矿粉 水泥
表观相对密度 2． 673 2． 661 2． 667 2． 673 2． 673 3． 086
参考文献
［1］ JTG F40 － 2004，公路沥青路面施工技术规范［S］． ［2］ JTG E20 － 2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］． ［3］ 申爱琴． 道 路 工 程 材 料［M］． 人 民 交 通 出 版 社，2010： 201 －
205． ［4］ 于辉． 沥青膜厚度对沥青混合料性能的影响［D］． 长春： 吉林
筛孔 （ mm）
31． 5
26． 5
19
16 13． 2 9． 5 4． 75 2． 36 1． 18 0． 6 0． 3
0． 15
0． 075
级配 100 100 93． 4 80． 4 69． 3 57． 3 38． 1 24． 1 18． 4 14． 0 9． 8 7． 1 4． 6
定度的关系曲线，如图 2、图 3、图 4。
关键词： 道路工程； 沥青膜有效厚度； 动稳定度； 高温稳定性
沥青路面的损害与沥青路面的材料组成密切相 关，虽然沥青在沥青混合料当中所占比例不大，但沥 青是将矿料胶结在一起的结合料，沥青在矿料表面 产生的结构沥青是影响沥青混合料路用性能的决定 因素。本文就沥青膜有效厚度对沥青混合料的高温 稳定性的影响进行了研究。
大学，2007． ［5］ 成志强，等． ＲAP 中有效沥青膜厚度测定［J］． 重庆交通大学学
报，2013（ 1） ． ［6］ 刘铁山，等． 基于沥青膜厚度的纤维沥青混合料最佳油石比研
究［J］． 中外公路，2007（ 12） ． ［7］ 贾朝霞，等． 沥青膜厚度法评价抗疲劳层沥青混合料油石比
［J］． 公路交通科技，2008（ 7） ． ［8］ 熊洪滨，毛菊良，郭忠印，等． 沥青混合料中有效沥青含量快速