沥青混合料高温特性及其影响因素

沥青混合料高温特性及其影响因素
我国大多数地区夏季温度都很高，最高温度可达四十多度，由于沥青路面吸收阳光紫外线的作用，实际反映到路面的温度可到接近六十多度。

通过衡量沥青路面的温度特性尤其是高温稳定性十分迫切。

沥青路面的高温稳定性指抵抗荷载下车重大小的能力，文章论述了沥青混合料在高温下的几种损坏类型、产生这些病害的成因，并提出防治高温车辙的出现及采取的相应的对策来减小或避免高温病害。

标签：沥青混合料；高温特性；影响因素
1 概述
沥青路面直接作用于行车荷载大小及各种自然因素的影响，沥青混合料的各种物理以及力学性质也受到各种自然因素的影响（包括温度的高低、含水量的多少、阳光的辐射等）受气候因素与时间因素等），沥青混合料的温度特性包括高温稳定性、低温抗裂性[1，2]。

沥青混合料面的抵抗破坏及抵抗变形的能力与温度有直接的关系，随着温度升高而减小，为了能使沥青路面在高温环境影响下，仍然具有良好的高温路用性能。

不因行车荷载作用而产生各种车辙、推移、等病害，一般评价沥青混合料的高温性能是在室内实验室采用车辙指标来衡量其在荷载作用下抵抗变形的能力[3，5]。

2 破坏类型
通常指在高温环境下、慢速加载情况下及抵抗水平剪应力能力弱时，或者说低劲度模量下的沥青路面。

破坏类型通常有一项几种：（1）推移、拥包等类型破坏：通常指由于沥青混合料的剪应力大小不能够抵抗横向水平车辆荷载力导致的破坏，这种破坏多半出现在表处、贯入、路拌中低级沥青路面（如沥青表面处治、沥青贯入式等类型路面）的平交道口和纵坡较陡的坡段。

（2）车辙：对于分车道行驶道路类型的沥青路面而言，高温稳定性不足用车辙指标来衡量。

随着重载交通量的增大，对于行车荷载作用下的沥青类路面，将产生车辙病害（塑形变形不断增加的结果），车辙的大量出现会严重影响路面的使用性能，尤其是路面的平整度；车辙的出现致使沥青面层厚度不均匀，影响层间结合及结构的整体性能，同时车辙的出现直接导致车辙处雨水的聚集，雨水不能得到及时的排除，水膜的形成导致路面的抗滑性能不足，也影响了在高速、超载超车及变向时的安全行车、使用寿命和服务质量的降低。

（3）泛油：因沥青含量过高或沥青混合料间隙过小，在行车荷载作用下，沥青混合料不断加密、间隙不断减小，致使沥青暴漏在沥青混合料外表面的现象。

这种破坏会使沥青路面出现光滑而使其抗滑性能降低，其实是在环境湿度大情况下更加弱化沥青路面抗滑性能。

高温会使沥青路面加剧泛油的出现，优选高品质沥青会减小泛油的出现，如高粘度和高软化点的沥青。

3 形成原因
根据车辙成因，可分为以下几种类型：（1）不稳定型。

车辙主要类型是不稳定型车辙。

这种类型的车辙是因为行车荷载作用下，沥青粘度不足以使沥青混合料稳定，或因环境温度过高，使其产生其沥青混合料的流动，最终导致沥青混合料横向移动。

在行车荷载作用下出现不稳定型车辙。

（2）结构型。

结构性车辙主要由于沥青路面整体结构在行车荷载作用下产生不可恢复的变形所致。

从结构层次上来看，结构型车辙是由最底层的土基变形而逐层传递到垫层、底基层、基层，最后传递到沥青路面面层。

（3）磨耗型。

沥青路面面层在行车荷载反复碾压及汽车车轮胎磨损和各种环境破坏影响下反复地损磨耗而形成，对于车辆轮胎安装了具有防滑功能的防滑链和抗滑钉，发生车辙的概率更大。

以上三种车辙类型中，不稳定型车辙危害最大，结构型车辙危害最小。

目前我国沥青类路面结构中，绝大多数路面结构采用无机结合料类型的基础，因此很少能发生结构型车辙，多数情况下的车辙属于不稳定型。

车辙的产生大致可分为以下几个阶段：（1）最初的逐渐加密阶段。

沥青混合料是由固态，气态和液态三种物体组成，其中固体材料报道沥青和各种集料组成，气态包括结构物孔隙间的空气，液态包括孔隙间的自由水组成，沥青混合料拌合好但没有经过压实前是处于松散状态，中间存在大量孔隙，密实度小，强度低，只有在温度高于140°经过室内压实机压实或现场碾压设备碾压后，沥青混合料的密实度处于最大，孔隙最小，强度最大，才能承受行车荷载的作用，满足使用要求。

（2）高温下的不稳定的沥青混合料。

沥青混合料在环境温度较时处于粘稠的不稳定状态，在行车荷载下，沥青在高温下处于不稳定的流动状态，因此使得沥青混合料整体结构处于不稳定状态。

在行车荷载反复作用下，不稳定的沥青混合料将会产生车辙，推移等破坏。

（3）集料。

在环境温度较高时，沥青混合料处于失稳状态，不仅沥青因高温会产生流动，沥青混合料中的集料也会因沥青的移动而失稳，这种状态对于沥青含量偏多时尤为突出。

凡是影响沥青混合料路用性能的各种因素对车辙都会产生影响，这些因素包括：沥青和各种集料的性质、沥青混合的级配类型、行车荷载大小、各种自然因素的影响等：（1）沥青。

优选高品质的中交通优质稠油沥青可是保证沥青路面路用性能的重要环节。

高品质沥青包括高的粘度、较小的感温性、较小的针入度和较大的软化点等指标。

（2）集料。

矿质集料对沥青混合料高温性能的影响，主要体现在集料与与沥青之间嵌挤、裹附及间隙大小等作用，还包括沥青与集料相互作用的性质、集料中矿粉的加入，之间相互吸附能力大小对提高沥青混合料高温稳定性，抵抗行车荷载作用下的变形能力至关重要。

矿粉的加入会显著提高比表面积，提高沥青与集料的粘附性。

（3）沥青混合料塑性。

沥青混合料在行车荷载作用下不可恢复变形的能力即为塑性。

塑性对沥青混合料的路用性能，尤其是抗压强度和抗剪应力有直接的关系：塑性变形能力越差，沥青混合料的抗剪应力和抗压强度越低，在高温环境下变形越大。

塑性指标与沥青混合料的类型（开级配或闭级配）以及沥青与矿粉的用量有关。

选用开级配类型的沥青碎石路面比选用闭级配的细粒式的沥青混凝土路面会显著降低塑形，提高抗剪强度。

（4）混合料中空隙率、矿料间隙率。

沥青路面在实际使用中，受到行车荷载的反复作用后，其沥青混合料中空隙率会随着行车荷载的反复作用而减少，导致抵抗高温下的变形能力的下降。

有关资料分析结果表明，无论沥青针入度和粘度的大小如何，只
要空隙率的大小和车辙、推挤等破坏有直接的关系，大的空隙率（大于6%的沥青混合料）基本不出现上述破坏，而能够保证其高温下的足够稳定性，而剩余空隙率小于3%的沥青混合料却会出现较严重的车辙、推挤等破坏。

4 车辙的控制与防治
纵观历史，沥青路面的设计经历了从单纯的强度指标，到综合的耐用性、功能性多指标组合设计的过程。

车辙指标也是其中之一。

沥青路面的车辙控制指标有路基顶面容许竖向应变、沥青面层容许永久变形和车辙大小。

针对影响辙槽深度的主要因素，可采用下列措施来防治或減轻沥青路面的辙槽：（1）选用针入度指数及针入度低的沥青。

（2）选用高粘度、高软化点和低含蜡量的沥青。

（3）选用SBS等对沥青进行改性。

参考文献
[1]刘玉龙，王旭，李洪峰.粉胶比对沥青混合料路用性能影响的试验研究[J].森林工程，2014，30（3）：111-115.
[2]刘文俊.连续级配橡胶颗粒沥青混合料抗剥落性能研究[J].森林工程，2014，30（4）：127-130.
[3]潘宝峰.道路路基与路面工程[M].大连：大连理工大学出版社，2009，8.
[4]钟阳.路基路面工程[M].哈尔滨：哈尔滨大学出版社，2010，4.
[5]黄勇生，项新里.排水沥青混合料试验研究[J].国外公路，2001，2（1）.。