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集料几何特性对沥青混合料性能的影响

发表日期:2017年09月06日      文章来源:东道路面      浏览次数:      打印本文 打印本文      文章收藏

近年来,我国各省在加强沥青路面集料质量方面采取了多项措施,包括制定集料质量规定、集料生产工艺规定、集料生产企业管理要求、市场准入制度、集剩采购招投标制度、监督检查机制以及宣传培训工作,对提高沥青路面集料质量起到了显著作用。

路面集料几何特性对沥青混合料性能的影响

那么,集料自身的几何特性,到底对沥青混合料性能有哪些影响呢?

>>1、棱角性

粗集料粒形主要根据针片状含量来判别,随针片状含量增加,沥青混合料性能变化幅度增大。细集料粒形主要指棱角性;机制砂、石屑和天然砂具备不同的棱角性。不同类型细集料、不同用量,对沥青混合料性能影响幅度不同。

在沥青混合料中,矿质集料的表面粗糙度和形状对沥青混合料的抗剪强度具有极为明显的影响。通常粗糙多棱角、近似正立方体、明显细微突出的矿质集料,在碾压后相互嵌挤而具有很大的内摩擦角,具有较高的抗剪强度。

粗集料轮廓表面平均偏差越大,混合料的内摩擦角越大,相应的动稳定度越大,高温稳定性越好;扁平颗粒含量越高,其混合料的高温稳定性越差。

粗细集料的棱角性决定了混合料的内摩阻力,而细集料的棱角性对VMA的影响较粗集料更大,增加破碎的细集料特别是机制砂的比例会增加VMA。

>>2、针片状含量

对于沥青混合料用集料,针片状含量是以大于4.75mm的粗集料中最大与最小尺寸之比的百分率表示。针片状颗粒使混合料处于不稳定状态,难于压实,产生虚假的较高的VMA。同时,由于它过于细长或扁平,在施工期间和交通荷载作用下容易断裂,使沥青混合料级配细化,强度降低,从而导致路面出现早期破坏。

 相关研究表明,当针片状颗粒含量超过15%时,沥青混合料的空隙率明显增大,水稳定性和抗疲劳性能明显降低;当针片状颗粒含量超过20%时,沥青混合料的高温稳定性明显降低;随着针片状颗粒含量的增大,集料破碎率也随之增大;针片状颗粒含量对4.75mm以上筛孔的集料破碎率影响较大。

在沥青混合料施工和使用过程中,针片状颗粒会产生不同程度的破损,使级配细化、沥青混合料内部出现损伤,影响混合料的强度。不论是悬浮密实结构还是骨架密实结构,当针片状含量增加时,混合料的水稳定性、高温稳定性、抗疲劳性能都会降低,车辙深度和集料的破碎率也相应会有所增大。针片状含量会增加压实难度,需增大压实功,增大压实功又会造成针片状颗粒的破坏,形成恶性循环。

随着针片状含量增大,混合料的浸水残留稳定度和冻融劈裂试验强度比都减小。针片状使混合料空隙率增大,大的空隙率增加了水进入混合料的机会,也增加了水对混合料的影响;另外,随着针片状含量增加,集料的破碎率增大,在集料颗粒的破裂面上没有沥青裹覆,沥青与集料黏结的界面直接暴露在外,容易被水逐渐侵蚀而导致沥青膜剥落,使混合料水稳定性变差。

针片状集料在沥青混合料中抵抗外部荷载能力较低,外力作用下极易断裂、破坏,导致破碎率变大。而破碎率对于沥青混合料的疲劳性能、水稳定性和空隙率都有着较大的影响。针片状含量越大,集料越容易在施工碾压和使用过程中被压碎,导致级配退化,降低粗集料之间的相互嵌锁能力,从而降低混合料的路用性能。

>>3、集料洁净度

集料清洁度主要指集料中含泥量、软石含量。小于0.075mm的粉尘含量对VMA影响很大。其含量少,则VMA增大,含量大则VMA减小,并严重影响集料表面积和沥青膜厚度。除了矿粉以外,细集料中的粉尘含量是重要的影响因素。由于集料在烘干筒中加热烘干过程中,部分粉尘被筒中气流带人袋式除尘器中,并排放。若筒中真空度大幅变化,气流不稳定,则混合料中小于0.075mm粉尘含量会造成大幅波动,使VMA发生变化。

集料的性质和其表面的洁净程度是影响水稳定性的主要因素。相关研究表明,残留稳定度和冻融劈裂强度比均随含泥量的增多而下降。含泥量越高,泥土、灰尘等杂质就会在集料表面裹覆,使沥青膜与集料间难形成黏结力;且裹覆在集料表面的黏土颗粒特别容易吸水,为水的渗透提供了通道,且吸水后易膨胀,使沥青容易从集料上剥落。有研究表明高塑性指数的泥土在水和温度的作用下,使沥青剥落,过量泥土还使沥青变硬、变脆,容易导致路面过早疲劳破坏。

 


TAGS: 集料几何特性 集料棱角性 集料针片状含量 集料洁净度

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