浅析沥青混合料的技术性能和标准

攸立准

(衡水公路工程总公司)

1 高温稳定性

1.1 车辙的形成机理及影响因素

(1)失稳型车辙

这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。

(2)结构型车辙

这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形而形成，主要是由于路基变形传递到面层而产生。

(3)磨耗型车辙

由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀速下持续不断的损失而形成。分析以上原因，影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。

1.2 混合料稳定性的评价方法

影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥青混合料的高温稳定性。

1.3 沥青路面车辙的防治措施

对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓:确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料;集料中要含有足够的矿粉;大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度;集料级配中要含有足够的粗颗粒;沥青结合料要有足够的粘度;集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。

对于结构型车辙通过以下方法可以减缓:确保基层设计满足工程实践要求;基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒;混合料内含有足够的矿粉;基底应充分的压实，工后不产生附加压密;路基压实后应满足规范要求;磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。

2 低温抗裂性

沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。

沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条件下，变形能力降低;低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的;对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。

沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和沥青混合料设计而言，应注意以下几点:注意沥青的油源，在严寒地区采用针入度较大，粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求;选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝;采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%;采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料;控制沥青用量在马歇尔最佳用量0.5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性;采用应力松弛性能好的聚合物改性沥青;掺加纤维，使用改性沥青。

3 耐久性

3.1 沥青路面的水稳定性

经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。

3.2 沥青路面的耐老化性

另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。

(1)沥青短期老化

沥青短期老化可分为三个阶段。

①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170℃左右，进入储油罐，温度有所降低。调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小。

②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的80%～85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。

③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。

(2)长期老化

混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。

①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在1～4年之间。

②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0.5cm左右的沥青针入度降低幅度相当大。

③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。

④当路面中的针入度减小到35～50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。

4 抗滑性

用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。

沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感，沥青用量超过最佳用量的0.5%，即可使抗滑系数明显降低。

另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052－93)的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4%～5%。