沥青混合料高低温性能间的自然辨证关系

[摘要]结合沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性的影响因素，分析了沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性之间的矛盾。最后提出抓住事物的主要矛盾，用辩证的眼光去解决沥青混合料高低温性能间矛盾的问题。

[关键词] 路面工程；自然辨证关系；沥青路面；胶结料；高低温性能

[中图书分类号]U416.217 [文献标识码] B文章编号：

[Abstract]With the factors between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt mixtures, analysis of the contradictions between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt mixtures. Finally, grasp the principal contradiction, to solve the question between high temperature stability and low temperature crack resistance of asphalt mixtures by using a dialectical perspective.

[Keywords] Pavement Engineering；Dialectical relationship between nature；Asphalt Pavement；Binder；high and low temperature performance

近几年来，公路建设突飞猛进，对国民经济和社会发展起着至关重要的作用，沥青路面在这个过程中发挥了重要作用，特别是在高等级公路的建设中沥青材料得到了广泛的应用。在高等级公路建设中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，由于其自身的诸多优点，多年来一直受到世界各国的重视。美国的高速公路约93%为沥青路面， 日本高速公路中沥青路面约占94%，在全世界范围内，约有80%的路面为沥青面层。迄今为止．在我国建成的高等级公路中，沥青混凝土路面约占75%。由于各种材料本身存在着各种复杂辨证关系，沥青材料也不例外，这使得沥青材料在路面的应用过程中存在着这样或那样的矛盾，例如高温性能和低温性能的矛盾、路面抗滑性和行车舒适性的矛盾等等，这些由于材料自身的辨证关系而引发的问题严重影响了沥青路面的使用性能和使用寿命。

本文将结合国内外关于沥青材料在沥青路面应用的最新研究成果，对沥青混合料在路面工程的应用中存在高、低温性能的具体辨证关系进行总结和探讨，力求对沥青材料在路面工程的应用中的辨证关系有一个更加全面深入的理解。

1沥青混合料高温稳定性

1.1沥青混合料高温稳定性的简述

高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辙荷载反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特点。沥青混合料的高温温度性不足会导致沥青路面出现车辙、波浪、以及拥抱等病害。

在交通量大，重车比例高和经常变速路段的沥青路面上，车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。车辙所导致的路面病害极大地降低了道路服务水平，严重病害甚至影响行车安全。美国沥青协会路面设计方法中规定了路面允许平均车辙为13毫米；英国Nottingham大学的研究将行车出现深度为10毫米的车辙作为路面临界破坏状态，当车辙深度达到20毫米时，认为路面已经完全破坏；在我国，同济大学曾采用Delphi法对道路工程界部分专家开展咨询，对于高速公路，容许车辙深度取10-15毫米。

沥青路面的车辙按目前国内外的研究分为四种类型：结构型车辙、压密型车辙、磨耗型车辙、失稳型车辙。结构型车辙是由于沥青路面下的基层设计应变不足，以致于路基产生变形，导致路面结构破坏，产生车辙。压密型车辙是由于沥青面层各层沥青混合料在施工时压实度不足，实际空隙率超出了设计空隙率，在路道开放后，重载及渠化交通，对沥青混合料进行逐密碾压，产生的无两侧隆起的车辙。磨耗型车辙是汽车在行驶的过程中，轮胎磨耗产生的车辙。失稳型车辙是由于重载或爬坡的原因，在沥青面层内部产生的剪切应力超出了混合料的抗剪强度，产生了两侧隆起的车辙。

1.2高温稳定性的影响因素

(1)气候因素

由于沥青是一种感温性的材料，使得沥青混合料也成为温度敏感性材料，在不同的温度条件下，沥青混合料路面会表现出截然不同的力学性质，较高的温度会使沥青混合料的劲度模量和抗剪能力降低，从而在车辆荷载作用下出现高温稳定性问题。气候对沥青路面高温稳定性的影响是通过沥青路面混合料力学性能来起作用的，因此，不同地区在修筑沥青路面时，一定要根据当地的气候特点和当地的实际经验来选择沥青以及进行结构和材料设计。

（2）荷载因素

荷载对沥青路面的高温稳定性作用主要体现在：荷载的大小，重载和超载是沥青路面产生车辙和其它高温病害的重要因素之一，国内外的调查资料表明：在交通量组成中，重载占有较大比例的路段上，沥青路面的高温病害要比其它路段严重得多。

（3）材料因素

沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于集料间的嵌锁作用及沥青的高粘度。

在沥青混合料的组成材料中，集料性质对沥青混合料高温性能影响是至关重要的。采用表明粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料，通过压实来增加集料间的嵌锁力。

沥青粘度越大与集料粘附性越好，相应的沥青混合料的抗高温变形能力就越好。可以使用适当的改性剂来提高沥青的高温粘度，降低感温性，提高沥青混合料的粘结能力，从而改善沥青混合料的高温稳定性。

（4）结构因素

沥青路面的结构因素对高温稳定性的影响主要表现为：(1)沥青层厚度，沥青层的厚度是产生沥青路面高温病害的基础，沥青层越厚，可能产生的车辙越严重，反之则较轻。 (2)基层的类型，第一是基层的刚度，大刚度的基层会使沥青面层在车辆荷载作用下受到更大的冲击力，从而，使沥青路面更容易产生高温问题：第二是基层的导热性能配，不同的基层导热性能会影响面层的温度场，从而改变面层的力学性能，改变沥青面层的高温性能。

四种车辙类型中的磨耗型车辙、失稳型车辙是与沥青混合料本身的性能有关，其中磨耗型车辙主要是因为沥青胶结料本身的联接力不良而引起的，因此，采用高粘度沥青胶结料可以减少此类车辙的产生；失稳型车辙则是由于混合料自身级配不良，沥青用量过大或原材料性能抗压碎值不足而引起的破坏，该类破坏采用骨架型级配曲线可以减少车辙的出现。

总之，沥青路面高温稳定性影响因素是多方面的：由气候的、有荷载的、有材料的、有结构的。因此、要解决沥青路面的高温稳定性问题，必须结合工程的实际情况，综合考虑上述各种因素，同时兼顾沥青混合料的抗疲劳、抗低温、抗水损害等因素，来选择材料和进行组成设计。因此，为了减少车辙的发生，则要求沥青混合料为成骨架密实型沥青混凝土，要求胶结料为高粘改性沥青，要求适当减少油石比。

2沥青混合料低温抗裂性

2.1低温抗裂性的简述

当冬天气温降低时，沥青面层将产生体积收缩，而在基层与周围材料的约束作用下，沥青混合料不能自由收缩，就会在结构层中产生温度应力。由于沥青混合料具有一定的应力松弛能力，当降温速率较慢时，所产生的温度应力会随着时间逐渐松弛减小，不会对沥青路面产生较大的危害。当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温度应力超过沥青混合料的允许应力值时，沥青混合料被拉裂，导致沥青路面出现裂缝造成路面的破坏。因此要求沥青混合料具备一定的低温抗裂性能，即要求沥青混合料具有较高的低温强度或较大的低温变形能力。