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摘要：本文选用3种沥青进行3大指标试验和粘度试验， 试验结果表明30#沥青的高温性能好。选取两种级配的沥青混合料进行同轴剪切试验和车辙试验，同轴剪切试验和车辙试验结果一致表明：沥青种类相同的条件下，较之于AC16级配沥青混合料，AC20级配沥青混合料的抗剪强度和动稳定大、相对变形小，高温稳定性好。相同级配，由于30#沥青的高温性能指标优异，较之于70#沥青混合料和SBS改性沥青混合料， 30#沥青混合料的抗剪强度和动稳定最大、相对变形最小，高温稳定性最好。采用硬质沥青和较粗的级配，可提高沥青混合料的高温稳定性能。
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关键词：沥青混合料；同轴剪切试验；车辙试验；高温稳定性
中图分类号：O212.6文献标识码：A 文章编号：
Abstract: This paper choose 3 kinds of asphalt 3 big viscosity index test and experiment, the experimental results show that the high temperature of bitumen 30 # good performance. Choose the two distribution in the asphalt mixture for coaxial shearing test and rutting test, coaxial shear test and rutting test results were consistent with the findings show that: asphalt are of the same type, under the condition of AC16 contrasted with the gradation asphalt mixture, AC20 gradation asphalt mixture of shear strength and the dynamic stability, and relative deformation is small, the high temperature stability is good. The same gradation, due to the high temperature of bitumen 30 # performance index is excellent, contrasted with 70 # asphalt mixture and SBS modified asphalt mixture, 30 # asphalt mixture of shear strength and move the largest and smallest relative deformation stability, the high temperature stability is the best. With hard asphalt and thicker graded, can improve the asphalt mixture of high temperature stability.
Key Words: asphalt mixture; coaxial shear tests; rutting test; high temperature stability
随着国民经济的快速发展，我国道路交通量迅速增长，呈现出了重轴载、高轮压和渠化交通的新特征。在轮载作用下，非均布荷载将在沥青路面结构层内产生较大的剪应力，加之高温季节，沥青混合料的抗剪性能下降。而我国沥青混合料在设计过程中并未考虑材料的抗剪性能，当结构层内的剪应力超过材料抗剪强度时，沥青路面发生剪切、车辙和推移等破坏。本文从材料角度出发，利用同轴剪切试验和车辙试验，对不同类型的混合料进行高温稳定性评比，提出用30#沥青和较粗的级配可提高沥青混合料的高温稳定性。
1沥青混合料设计
1.1沥青性能指标
试验所用的沥青胶结料技术指标见表1。
试验结果表明， 30#沥青25℃时针入度小于25 mm，属于硬质沥青。其软化点高，温度敏感性表现优异，高温稳定性好。但其延度指标欠佳，未达到我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG 2000-2004) A级道路石油沥青的技术要求。
1.2沥青混合料设计
试验采用的集料为道路一级石灰岩，级配组成见表2，集料的各项物理力学指标均符合规范要求。按马歇尔设计方法，确定AC-20和AC-16 2种级配沥青混合料的最佳油石比。
2高温稳定性试验
2.1同轴剪切试验
同轴剪切试验是一种评价沥青混合料抗剪性能的试验方法。是把外径Φ150 mm，内径Φ55mm的中空圆柱体用环氧树脂粘结在钢筒和钢柱之间，使试件的外侧面受限，轴向荷载通过钢柱作用于中空圆柱体试件内壁，使试件受剪破坏。试验过程中，试件受力特点和车辆荷载作用在沥青路面面层的实际状况十分相似，同轴剪切试验试件半截面示意图，见图1。
文献[4]进行三维有限元分析确定了同轴剪切强度系数C，给出同轴剪切试验沥青混合料的抗剪强度计算公式：
（1）
式中为沥青混合料试件的抗剪强度， MPa；F为钢圆柱体上的荷载，kN；c为剪切强度系数，在60℃时，沥青混合料的剪切强度系数c为0.121。
旋转压实成型Φ150 mm×100 mm试件，钻孔制成中空圆柱体试件。在60℃时，通过MTS810材料试验机，以1 mm/min的速度对试件加载，当试件产生贯穿表面的细小裂纹时试验结束。对每种沥青混合料平行进行3次同轴剪切试验，取最后根据抗剪强度计算公式计算出沥青混合料抗剪强度值，对抗剪强度取均值后结果见表3和图2。
从表3和图2可知， AC20级配沥青混合料的抗剪强度大于AC16级配沥青混合料的抗剪强度；比较不同沥青类型沥青混合料的抗剪强度， 30#沥青AC20和AC16级配沥青混合料的抗剪强度分别为1. 03MPa和0. 83MPa，其抗剪强度值大于SBS沥青混合料和70#沥青混合料，这是因为30#沥青作为胶结料有粘度大、软化点高、高温稳定性好的缘故。
2.2车辙试验
车辙试验是在60℃条件下，以轮压为0. 7MPa的实心橡胶轮，在碾压成型尺寸为300 mm×300 mm×50 mm的板块试件上行走。测量试件在变形进入稳定期时，每增加1 mm变形需要行走的次数，即称为“动稳定度”(DS)，以次/mm表示。
车辙试验中另一个评价沥青混合料高温稳定性能的指标是相对变形δ，即在规定作用次数和时间时，试件产生的变形与总厚度L的比值。为了便于对比，本试验是在车辙试验时间和作用次数相同的条件下测定沥青混合料车辙深度，进而计算沥青混合料的相对变形，见式(2)。车辙试验结果见表4、图3和图4。
从表4试验结果和图3、图4可知， AC20级配沥青混合料的动稳定度大于AC16级配沥青混合料的动稳定度，AC20级配沥青混合料的相对变形小于AC16级配沥青混合料；比较不同沥青相同级配的沥青混合料抗车辙能力， 30#沥青AC20级配和AC16级配沥青混合料的动稳定度大，其动稳定度值高达7 126次和6 619次；其相对变形小，仅为5. 1%和5. 8%。其高温稳定性优于SBS沥青混合料和70#沥青混合料。
结论
选用3种沥青进行3大指标试验和粘度试验， 试验结果表明30#沥青的高温性能好。选取两种级配的沥青混合料进行同轴剪切试验和车辙试验，同轴剪切试验和车辙试验结果一致表明：沥青种类相同的条件下，较之于AC16级配沥青混合料，AC20级配沥青混合料的抗剪强度和动稳定大、相对变形小，高温稳定性好。相同级配，由于30#沥青的高温性能指标优异，较之于70#沥青混合料和SBS改性沥青混合料， 30#沥青混合料的抗剪强度和动稳定最大、相对变形最小，高温稳定性最好。采用硬质沥青和较粗的级配，可提高沥青混合料的高温稳定性能。
[参考文献]
[1]彭一川,崔鹏,孙立军.沥青混合料抗剪强度评价[J].常州工学院学报. 2007. 20 (1).
[2]毕玉峰,孙立军.沥青混合料抗剪试验方法研究[J].同济大学学报(自然科学版). 2005.33 (8)
[3]马峰,傅珍.硬质沥青和高模量沥青混凝土在法国的应用[J].中外公路， 2008. 12 (28)：
[4]冯俊领,郭忠印,杨群,等.沥青混合料同轴剪切试验方法研究[J].同济大学学报(自然科学版)， 2008, 36 (10)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 20:26:39