關于 瀝青混合料組成結構理論
瀝青混合料是由瀝青、粗集料、細集料和礦粉按照一定的比例拌和而成的一種復合材料。 由于組成材料質量的差異和級配的不同,可形成不同的組成結構,在不同溫度、荷載及不同的 加載方式下,表現出不同的力學特性。因而也形成了兩種不同觀點的瀝青混合料組成結構理論。
瀝青混合料是由瀝青、粗集料、細集料和礦粉按照一定的比例拌和而成的一種復合材料。 由于組成材料質量的差異和級配的不同,可形成不同的組成結構,在不同溫度、荷載及不同的 加載方式下,表現出不同的力學特性。因而也形成了兩種不同觀點的瀝青混合料組成結構理論。
(一) 表面理論
該理論認為:瀝青混合料是由粗、細集料和填料按一定比例組成密實級配的礦質骨架結 構,稠度較稀的瀝青作為膠結材料并分布于其表面,將它們膠結成一個具有強度的整體。根據 流體力學的觀點和方法,許多研究成果表明,瀝青膠結料的動力學特性是瀝青路面結構性能最 直接、最關鍵的影響因素之一,對于改性瀝青膠結料更是如此。SHRP研究成果表明:瀝青對于 高溫車轍的貢獻率為29% ;對于疲勞的貢獻率為52% ;對于溫度裂縫的貢獻率為87% 。
(二) 膠漿理論
該理論認為:瀝青混合料是一種具有空間網絡結構的多相分散體系。它是以粗集料為分 散相而分散在瀝青砂漿的介質中的一種粗分散系;同樣,砂漿是以細集料為分散相而分散在瀝 青膠漿介質中的一種細分散系;而膠漿又是以填料為分散相而分散在高稠度的瀝青介質中的 一種微分散系,這三級分散系以瀝青膠漿形成的內聚力最為重要。
瀝青膠漿的組成結構決定瀝青混合料的高溫穩定性、低溫變形能力和抗疲勞性能。但是, 關于瀝青膠漿的研究成果并不多見,Superpave瀝青混合料設計標準規定粉油比為0.6 ~ 1.2, 我國規范建議為1.0~l.2,SMA通常為1.5~2.0。華南理工大學通過利用動態剪切流變儀 DSR研究指出:當粉油比相同時,隨著溫度增加,動剪切因子迅速減小,說明瀝青膠漿與瀝青單 體一樣具有溫度敏感性;對于不同的粉油比,在相同溫度下隨粉油比增加動剪切因子逐步增 大,即提高粉油比可顯著改善瀝青膠漿的高溫穩定性,但過度提高將瀝青膠漿的高溫穩定性, 也必將損傷瀝青膠漿的疲勞特性。值得提出的是該理論注重強調:①礦粉的性質和粗、細度; ②膠漿的物理、化學和力學性質;③合理的粉油比;④較高稠度、較大的瀝青用量;⑤斷級配的 礦質混合料。
試驗表明:普通瀝青混凝土改為改性瀝青混凝土后,動穩定度能夠提高1.76倍;改成SMA 結構后動穩定度提高了 0.74倍。由此可見,改善瀝青膠漿性能比改善級配更有助于提高高溫 穩定性,同時也驗證了膠漿理論的正確性。
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