本文上海昌吉地質(zhì)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(jié)構(gòu)特點
冷補瀝青混合料,是一種具有空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的“密實度”和“嵌入度”可將其分為:懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)類型。
(1)懸浮密實結(jié)構(gòu)選用密級配礦料,粗骨料被細(xì)骨料分別擠壓開,無法形成骨架。這種結(jié)構(gòu)密實性較好、粘結(jié)力強、內(nèi)部摩擦阻力比較??;抗裂性、水穩(wěn)性和穩(wěn)定性都比較好。但是它的結(jié)構(gòu)強度受瀝青性能的影響大,重型荷載下容易出現(xiàn)推移的情況,高
溫的環(huán)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(jié)構(gòu)選用非連續(xù)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(fā),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(jié)構(gòu)選用連續(xù)級配礦料,細(xì)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(jié)構(gòu)的粘結(jié)力和嵌擠互鎖及內(nèi)摩阻力較高,它是冷補瀝青混合料中非常理想的結(jié)構(gòu)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(dāng)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(jié)合和材料變異性的問題,新舊路面共同承擔(dān)荷載以及自然環(huán)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(yīng)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(yīng)力和拉應(yīng)力的循環(huán)作用,這會降低新材料和周圍原有材料的粘結(jié)性能。在坑槽修補料的上部0-6cm壓應(yīng)力最大,當(dāng)冷補瀝青混合料的深度超過9cm以后,壓應(yīng)力會逐漸減小,結(jié)論:坑槽表面是最薄弱的環(huán)節(jié),設(shè)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(yīng)力的作用,當(dāng)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(yīng)力,此時,冷補瀝青混合料在修補面的底部可能會出現(xiàn)新舊材料喪失粘結(jié)性的可能。軸載越大,修補料所受的剪應(yīng)力最大值的深度也就越深,坑槽內(nèi)冷補瀝青混合料受到的最大剪應(yīng)力出現(xiàn)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(chǎn)生破損的關(guān)鍵部位,設(shè)計時應(yīng)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(chǎn)生破壞。
(3)雨水侵蝕的作用
坑槽修補處,在經(jīng)受雨水的浸泡后,來往的車輛會在瞬間產(chǎn)生泵吸作用:使雨水瞬間高速進(jìn)出粒料縫隙,對冷補瀝青混合料產(chǎn)生高壓沖刷,時間一長,顆粒間的粘結(jié)力便會下降,從而導(dǎo)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(yīng)力、剪應(yīng)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(huán)境中,具有適當(dāng)?shù)恼扯龋梢苑奖愕剡M(jìn)行攤鋪整平、碾壓施工。在碾壓過程中粒料之間的摩擦產(chǎn)生了微小的熱量,促使冷補添加劑和溶劑的揮發(fā),這使得改性瀝青的黏度增大,形成了礦料間較強的粘結(jié)力,再加上粒料之間嵌擠互鎖和摩阻力就構(gòu)成了冷補料的初始強度,雖然它遠(yuǎn)低于瀝青混合料的最終強度,但它足以滿足通車需求。經(jīng)過一段時間后,冷補添加劑和有機溶劑,完全揮發(fā),瀝青的黏度達(dá)到最大值,瀝青混合料的強度同時達(dá)到最大值。