本文上海昌吉地質儀器有限公司介紹冷補瀝青混合料形成機理
1 冷補瀝青混合料的路用強度形成機理
1.1 冷補瀝青混合料的結構特點
冷補瀝青混合料,是一種具有空間結構的多相分散體系。強度來源于瀝青與礦料間的粘合力以及礦料之間的嵌擠、相互鎖定、骨料間的摩擦力。按照冷補瀝青混凝土選用的,不同級配礦料空間結構中的“密實度”和“嵌入度”可將其分為:懸浮密實結構、骨架空隙結構、骨架密實結構三種結構類型。
(1)懸浮密實結構選用密級配礦料,粗骨料被細骨料分別擠壓開,無法形成骨架。這種結構密實性較好、粘結力強、內部摩擦阻力比較小;抗裂性、水穩性和穩定性都比較好。但是它的結構強度受瀝青性能的影響大,重型荷載下容易出現推移的情況,高
溫的環境中使用,容易造成路面推移、塌陷,存在一定的安全隱患。
(2)骨架空隙結構選用非連續型級配骨料,粗骨料形成了骨架,但它的空隙率比較大,這樣一來有助于冷補瀝青混合料中稀釋劑和添加劑的揮發,加快了冷補瀝青混合料早期強度的形成。其強度主要源于粗骨料間嵌擠和摩阻力的作用,瀝青的性能對其影響不大。但是抗水能力弱、抗老化以及低溫抗裂性有所下降,耐久性不佳。
(3)骨架密實結構選用連續級配礦料,細骨料恰將粗骨料形成的骨架空隙填滿,具有良好的密實度。這種結構的粘結力和嵌擠互鎖及內摩阻力較高,它是冷補瀝青混合料中非常理想的結構類型。
1.2 冷補瀝青混合料的工作受力狀況分析
冷補料修補后的受力特性:當把材料攤鋪到坑槽,新的材料會和周邊原有的地面存在著界面結合和材料變異性的問題,新舊路面共同承擔荷載以及自然環境的作用。通過研究分析,冷補瀝青混合料的受力狀況基本上有:壓力和拉力、剪力、雨水侵蝕的作用和與舊材料的接合問題。
(1)壓力和拉力的應力作用在道路使用中,瀝青路面的坑槽受到較大動荷載,冷補瀝青混合料坑槽路面會受到壓應力和拉應力的循環作用,這會降低新材料和周圍原有材料的粘結性能。在坑槽修補料的上部0-6cm壓應力最大,當冷補瀝青混合料的深度超過9cm以后,壓應力會逐漸減小,結論:坑槽表面是最薄弱的環節,設計坑槽修補料時,必須有足夠的表面抗壓、抗拉能力。
(2)修補坑槽底部受剪應力的作用,當有機動車行駛在冷補瀝青混合料路面的表面時,坑槽中冷補材料會在不同深淺的地方受到不同的剪應力,此時,冷補瀝青混合料在修補面的底部可能會出現新舊材料喪失粘結性的可能。軸載越大,修補料所受的剪應力最大值的深度也就越深,坑槽內冷補瀝青混合料受到的最大剪應力出現在距離路表面4-6cm的深度,這個高度位于中間那層,它是路面是否產生破損的關鍵部位,設計時應該充分注意中面層的抗剪切能力,必要時采取一定的措施,來防止其產生破壞。
(3)雨水侵蝕的作用
坑槽修補處,在經受雨水的浸泡后,來往的車輛會在瞬間產生泵吸作用:使雨水瞬間高速進出粒料縫隙,對冷補瀝青混合料產生高壓沖刷,時間一長,顆粒間的粘結力便會下降,從而導致其脫落、松散。
(4)修補材料與舊材料的接合問題
每次修補完路面以后都會形成新舊材料的一處分界線,此處是比較薄弱的地帶,一般二次破損都從這里開始蔓延,在拉壓應力、剪應力、雨水侵蝕的作用下,此處必將容易損壞,所以要充分考慮新、舊材料的接合問題,杜絕隱患。
1.3 冷補瀝青混合料強度形成機理
的分析冷補添加劑和稀釋劑的加入使冷拌瀝青混合料在自然環境中,具有適當的粘度,可以方便地進行攤鋪整平、碾壓施工。在碾壓過程中粒料之間的摩擦產生了微小的熱量,促使冷補添加劑和溶劑的揮發,這使得改性瀝青的黏度增大,形成了礦料間較強的粘結力,再加上粒料之間嵌擠互鎖和摩阻力就構成了冷補料的初始強度,雖然它遠低于瀝青混合料的最終強度,但它足以滿足通車需求。經過一段時間后,冷補添加劑和有機溶劑,完全揮發,瀝青的黏度達到最大值,瀝青混合料的強度同時達到最大值。