沥青混合料低温性能

2016/6/15
采用环氧沥青结合料和国内广泛采用的矿料及级配，制备不 同油石比的环氧沥青混合料小梁，通过3 种油石比的约束试 件温度应力试验，获得荷载和温度的关系曲线，通过计算可 以得到环氧沥青混合料断裂强度和断裂温度，从而比较不同 油石比的环氧沥青混合料低温性能，以确定低温最佳油石比。 本试验采用尺寸为50mm × 50mm × 250mm 的棱 柱体试件。 (1) 7. 0%油石比环氧沥青混合料断裂温度最低为－ 23. 6℃， 其次为6. 5%油石比和6. 0%油石比。 (2) 6. 5%油石比环氧沥青混合料断裂强度最高为17. 3MPa， 其次为7. 0%油石比和6. 0%油石比。 (3) 采用断裂强度判定环氧沥青混合料3 种油石比低温性能的 优劣顺序为: 6. 5% ＞ 7. 0% ＞6. 0%。
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矿料级配组成分别选择AC-13和 AC-16的现行规范推荐范 围级配中值 SZ和 ZZ级配，与其对应的是嵌挤填充级配ST 和 ZT，具体组成见表2。
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该仪器主要由降温系统、测试系统、控制系统和数据采 集系统4部分组成。
1-压缩机；2-介质室；3-底座；4-控温室；5-试件固定装置；6-温度补偿泵；7-吸入 泵；8-回流泵；9-温度补偿控制器；10-拉力传感器；11-温度传感器；12-计算机
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4、集配组成影响分析
由图可知，对于同一种改性沥青，矿料级配组成对断裂强度和断 裂温度的影响较大，而对转折点温度和斜率绝对值的影响较小， 总体表现为具有良好骨架结构和嵌挤填充密实的沥青混合料降温 收缩断裂特性优于规范中值级配混合料。
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5、降温速率影响分析
不论哪种改性沥青混合料，随着降温速率的提高，断裂强度不断 增大，断裂温度和转折点温度不断升高，斜率绝对值呈增大趋势。 由此可见，在快速降温条件下，沥青路面的开裂几率明显增大。
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6、初始温度影响分析
随着试验初始温度的升高，沥青混合料断裂强度不断减小，断裂 温度和转折点温度逐渐降低，斜率绝对值逐渐减小。这表明较高 初始温度时，快速降温对沥青混合料断裂强度的不利影响较大。
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环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，其中环氧树脂的环氧 基与羟基同固化剂中的活性氢原子或其它活性基团发生一 系列的固化反应，形成不可逆的固化物。环氧沥青混合料 是由环氧沥青与专用级配矿料在特定的温度和时间条件下 拌和后所得的热固性高性能铺装材料，具有强度高、高温 时抗塑性流动和永久变形能力强、低温抗裂性能好、抗疲 劳性能优良、与钢板的粘结性能好、抵抗化学物质侵蚀能 力强等优点。 实验时集料选用钢桥面铺装专用玄武岩粗、细集料，填料 选用石灰岩矿粉，以优化沥青结合料与集料的粘附效果。 采用下图所示集配。
2、沥青用量影响分析
由试验结果可知，不论 AC-13沥青混合料还是AC-16沥青混合料， 沥青用量对混合料降温收缩特性均有明显影响，且存在特性最好 2016/6/15 的最佳沥青用量。
3、集料种类影响分析
河北集料为石灰岩，陕西集料为角闪岩，陕西集料的表面粗糙程 度和棱角性好于河北集料。试验得出，集料种类对沥青混合料的 降温收缩断裂特性的影响较小，2种集料配制的沥青混合料的各 项指标差异不大，陕西集料组成的混合料的性能略优于河北集料。
沥青混合料低温开裂及影响因素
鄢然
目录 CONTENT
01
低温开裂
02
试验材料 和方法
03
影响因素
04
环氧沥青
沥青路面低温开裂是寒冷地区沥青路面的主要破坏形式之一， 不仅影响沥青路面的整体性与连续性，且容易诱发其他病害， 导致沥青路面使用性能降低，使用寿命缩短。

目前高速公路沥青路面面层沥青混合料均采用改性沥青， 其中SBS改性沥青应用较多。本研究选择2种常用的不同针 入度的SBS改性沥青，即SBS和SBS粗集料分别为陕西产角 闪岩碎石和河北产石灰岩碎石，细集料分别为陕西产石屑 和河北产石屑，均应用于高速公路。填料为陕西产石灰岩 磨细矿粉。
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对于每一次约束试件温度应力试验均可得到如图4 所示的 曲线。试件断裂时的强度为断裂强度，对应的温度为断裂温 度。断裂强度公式如下:
σf Pult / A
式中，Pult 为最大Hale Waihona Puke Baidu力，N; A 为平均横截面积，mm2。
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1、沥青影响分析
由试验结果可知，改性沥青标号对沥青混合料的断裂强度和断裂 温度的影响明显，而对转折点温度和温度应力曲线斜率绝对值的 影响较小。总体而言，采用标号较高的改性沥青，其低温下的流 动性能更好，应力松弛能力更强，且具有更好的弹性恢复和变形 恢复能力，有利于提高沥青混合料抵抗降温收缩断裂的能力。 2016/6/15
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在试件的四面不同高度处，用橡皮泥将温度传感器粘到 试件上，试验过程中取4 个温度传感器的平均值为试件 温度以控制降温速率。试验从初始温度2℃ 开始降温， 降温速率为10℃ /h。当试件遇冷后产生收缩变形，计算 机控制每收缩变形0. 0025mm 后自动加载1 次，将试件 拉伸到原来长度。最后，当荷载超过材料强度时，试件 即断裂。 沥青混合料降温收缩断裂试验确定的断裂强度表示沥青 混合料破坏时的最大应力，断裂温度反映了沥青混合料 可以承受的最低温度，转折点温度反映沥青混合料在冷 却温度下的应力松弛能力，温度应力曲线斜率绝对值表 征沥青混合料在冷却温度状态下的流变特性。
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