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沥青路面平整度影响因素与控制

沥青混合料路用性能影响因素很多,其矿料级配对沥青混合料的路用性能有着重要影响,尤其是对于沥青玛蹄脂混合料,其形成的骨架嵌挤结构对路面的使用性能起着举足轻重的作用。本文以典型的SMA-13沥青混合料为基础,设计了5组由粗到细的级配,对沥青混合料的抗滑性能,高温稳定性能,低温抗裂性能,抗疲劳性能进行了系统的试验研究,分析级配类型对沥青混合料性能的影响规律,为沥青混合料级配优化设计提供参考。
 
1、试验材料
 
沥青结合料要求具有良好的延度,较高的粘度,与集料有良好的粘附性,考虑到现有公路路面的实际应用情况,设计选用SBS改性沥青,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)要求及步骤进行试验。
 
研究所用粗集料为玄武岩,依照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)对其进行物理力学指标的测试。矿粉为石灰岩磨细的粉末,细集料采用硬质石灰岩加工的机制沙,其各项指标均满足相关技术规范的要求。
 
2、矿料级配
 
试验以规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中规定的沥青混合料SMA-13级配范围为基础,选取规范中规定的级配下限作为粗级配A1,选取规范中规定的级配上限作为细级配A5,选取规范中规定的级配中值作为中级配A3,偏粗级配A2选取粗级配与中值级配的平均值,偏细级配A4选取细级配与中值级配平均值。
 
通过马歇尔试验确定中值级配沥青混合料试验结果的对比分析,5组试验中沥青混合料的沥青用量均采用6.4%。
 
3、试验结果及分析
 
混合料的抗滑性能试验
 
路面的抗滑性能是指车辆受到制动时沿表面滑移所产生的力,是保证公路行车安全和确定允许行车速度的一项重要指标,通过对5种不同级配类型对应混合料的摩擦系数试验和构造深度试验,确定不同矿料级配对混合料抗滑性能的影响规律。
 
可以看出:从粗级配A1到细级配A5,混合料的摩擦系数和构造深度依次减少,即混合料的级配类型在粗级配时对应的抗滑性能最好,在细级配时对应的抗滑性能最差。其主要原因是粗级配时,混合料中粗集料含量较多,相应的空隙率较大,表面粗糙程度明显,其对应的构造深度和摩擦系数大,抗滑性能好;细级配中粗集料含量较少,细集料含量较多,混合料相应的空隙率较小,因此摩擦系数和构造深度较少,抗滑性能差。
 
混合料的高温稳定性试验
 
沥青路面的高温稳定性是指夏季高温时,路面在交通荷载作用下,抵抗车辙、拥包和推移变形的能力。稳定度是评价沥青混合料高温稳定性的一个重要指标,它是通过成型车辙板,在60℃温度条件下,以轮压为0.7MPa实心橡胶轮胎在上行走,测量车辙板在变形稳定期内,每增加1mm变形所要行走的次数。通过进行不同级配类型对应混合料的车辙试验,确定不同矿料级配对混合料高温稳定性的影响规律。
 
可以看出:从粗级配A1到细级配A5,混合料的动稳定度呈先增加后减少的变化趋势,混合料的级配类型在中级配时对应的稳定度最大,即高温稳定性最好。分析认为粗级配中粗集料含量较多,细集料含量较少,单位骨架包含的细集料较少,混合料在单位截面上胶泥接触面也较少,导致细集料产生的粘聚力总和较少,所以沥青混合料的高温稳定性较差,所以沥青混合料的高温稳定性好。
 
混合料的低温抗裂性试验
 
沥青混合料低温抗裂性能试验方法有很多,其低温弯曲试验确定的破坏应变是我国现行规范中针对改性沥青混合料低温抗裂性能提出的低温抗裂技术要求。本研究采用低温弯曲试验评价混合料低温抗裂性能。
 
可以看出:从级配A1到级配A5,混合料的弯拉应变呈先增加后减少的变化趋势,混合料的级配类型在中级配时对应的弯拉应变最大,即低温抗裂性最好。分析认为粗级配时混合料中细集料含量较少,空隙率较大,较小的变形可以使沥青混合料开裂破坏,因此弯拉应变小;混合料取细级配时,细集料多,空隙率很小,其低温劲度大,变形能力差,抵抗开裂能力小,因此弯拉应变较小;混合料取中级配时,细集料、空隙率适中,低温弯曲强度大,劲度适中,抗变形能力强,因此弯拉应变最大。
 
混合料的抗疲劳性能试验
 
沥青混合料的疲劳试验是指混合料材料在重复荷载的作用下,产生的不可恢复的强度衰减累计现象。荷载作用次数越多,混合料损伤越大,其所能承受的应力应变就越小。本次研究采用间接疲劳试验,应力加载控制,试验温度为0℃,荷载采用正弦波重复荷载,整个过程通过软件控制。
 
可以看出:从粗级配A1到细级配A5,混合料的疲劳寿命依次增大。其主要原因是沥青混合料的疲劳寿命随着空隙率降低而明显增长,空隙率降低意味着混合料内部的微裂缝和空隙率就越多,在荷载的反复作用下越容易导致微裂缝的扩展破坏,因此降低沥青混合料的疲劳寿命。因此,它是一项绿色的公路维修改造技术。

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