沥青混凝土路面高温稳定性的影响因素
沥青混凝土路面高温稳定性的影响因素王茜 齐烜
郑州市路通公路建设有限公司，河南郑州 450000
摘要：首先阐述了高温环境对沥青混凝土路面稳定性的影响，然后分析了高温稳定性的影响因素，通过选择高性能改性沥青、优化骨料选择和配合比设计，以及严格的施工质量控制，可以显著提升沥青混凝土路面的高温稳定性，延长路面使用寿命，确保交通安全。
关键词：高温稳定性；沥青混凝土；改性沥青；配合比设计；施工质量控制
1高温环境对沥青混凝土路面稳定性的影响
随着气候变暖和交通载荷的增加，高温环境对沥青混凝土路面稳定性的影响愈发显著，成为道路工程领域的研究热点。高温条件下，沥青混凝土路面的物理和机械性能会发生显著变化，进而影响路面的使用性能和寿命。高温环境主要通过影响沥青的黏弹性特性，导致路面的软化、流动和变形现象。沥青作为黏弹性材料，其性能随温度的升高而发生变化。当环境温度升高时，沥青的黏度降低，软化点降低，从而使沥青混凝土路面的刚性减小，变形能力增强。在重载交通作用下，路面易发生塑性变形，表现为车辙等损害形式。高温对沥青路面功能性的长期影响主要体现在车辙、裂缝和剥离等病害的形成。
2高温稳定性的影响因素分析
2.1沥青特性
沥青作为沥青混凝土路面的主要黏结材料，其物理特性对混合料的高温稳定性具有决定性影响。普通沥青和改性沥青作为两种常用的沥青类型，其黏度和软化点的差异显著影响着沥青混合料在高温条件下的性能表现。普通沥青在高温下由于黏度降低，导致混合料的软化点较低，这种物理状态下的沥青混凝土路面容易发生变形和流动，特别是在重载交通压力和高温环境的双重作用下，易形成车辙，影响路面使用性能和安全性。相比之下，改性沥青通过加入聚合物等改性剂，显著提高了沥青的黏度和软化点，使得改性沥青混合料在高温状态下仍能保持较高的刚性和抗变形能力，有效减缓高温环境下的车辙形成速率，提升路面的高温稳定性。
2.2骨料特性
骨料作为沥青混凝土的基础骨架，其类型及物理性质对混合料的高温性能有着直接且深远的影响。玄武岩与石灰石作为两种典型的骨料材料，因其固有的物理特性差异，对沥青混合料的高温稳定性表现出不同的影响效果。玄武岩因其优良的耐热性和较高的抗压强度，在高温条件下能够有效地维持沥青混合料的结构稳定性和承载能力，减少高温引起的变形和流动现象；石灰石骨料虽然在一般温度条件下具有良好的性能，但在高温作用下，其较大的热膨胀系数可能导致沥青混凝土内部产生应力，增加路面的裂缝风险。
2.3配合比设计
配合比设计在沥青混凝土混合料的高温稳定性中扮演着关键角色，其通过优化沥青与骨料的配比以及精确的矿料级配来实现。沥青的最佳用量应保证混合料在高温下既具有足够的柔性以抵抗交通荷载，又能避免因沥青软化导致的过度流动或变形。合理的矿料级配设计能够形成密实的骨架结构，以大颗粒为主体，中等及小颗粒填充空隙，最大化地提高混合料的密实度和抗变形能力。通过调控矿料的粒径分布，可以有效地减少高温下的空隙率，增强混合料的整体稳定性。级配优化还需考虑骨料的互锁作用，良好的互锁性能可以显著提升混合料的承载能力，降低高温车辙的风险。
2.4施工过程质量控制
在沥青混凝土路面的施工过程中，温度和施工控制对确保混合料的高温稳定性至关重要。拌合过程中，沥青混合料的温度需要严格控制在最佳施工温度范围，以保证沥青充分润湿骨料表面并实现良好的混合均匀性，过高或过低的温度都将影响混合料的性能，尤其是在高温条件下的稳定性。摊铺过程需确保摊铺温度符合要求，避免因温度过低导致沥青混合料快速冷却，影响其压实和成型效果；压实阶段，适当的压实温度和压实遍数对于实现沥青混凝土混合料的密实度和强度至关重要，密实度不足的路面在高温下易发生变形和车辙，而过度的压实则会导致沥青流失和骨料破碎。
3沥青混合料高温稳定性的改善措施
3.1选择高质量和适宜黏度的沥青
使用改性沥青，如聚合物改性沥青和橡胶改性沥青等高性能改性沥青，提高沥青的黏度和软化点，增强沥青混合料在高温下的抗变形能力和耐久性。改性沥青通过向基质沥青中加入各种改性剂，如聚合物、橡胶、纤维等，改善沥青的原有性能，赋予其新的功能特性。聚合物改性沥青和橡胶改性沥青是最常见的改性沥青类型，它们通过提高沥青的黏度和软化点，能够有效提升混合料的高温性能。
聚合物改性沥青通过增加分子间的相互作用力，提高沥青的粘结力和弹性模量，显著增加沥青的黏度和软化点。聚合物改性沥青在高温下不易流动，能够增强混合料的抗车辙能力，同时保持良好的低温性能，减少裂纹的发生。橡胶改性沥青利用废旧轮胎橡胶粉末改善沥青的性能，橡胶颗粒在沥青中分散形成三维网络结构，提高沥青混合料的高温稳定性和弹性恢复能力，同时也提高了沥青的耐老化性能。
3.2骨料的优化选择
应选择耐磨耗、耐压碎的高质量骨料，如玄武岩或花岗岩，这些材料具有高机械强度、良好的耐久性能、较高的抗压强度和良好的耐磨性、能够在重复交通荷载作用下保持良好的稳定性，减少沥青混凝土在高温条件下的变形和损伤，有效提升混合料的高温稳定性。骨料配比是基于骨料的物理性质，如粒径分布、表面粗糙度和形状进行。为了确保骨料之间能够形成稠密的骨架结构，应对粒径分布进行优化，主要是因为较大的粒径骨料提供主要的承载力，而较小的粒径骨料和填料则填充在较大骨料的间隙中，能够降低混合料内部的空隙率，提高其密实度。良好的粒径分布能够确保混合料具有较高的密实度和优异的力学性能，从而在高温条件下展现出更好的承载能力和稳定性。表面粗糙度和骨料的形状也是影响混合料高温性能的重要因素。表面粗糙的骨料能增加骨料与沥青黏结材料之间的摩擦力和黏结力，提高混合料的整体抗剪切能力；而形状接近立方体或略为角化的骨料能够有效地相互咬合，形成稳定的骨架结构，减少在交通荷载和高温条件下的变形。
3.3配合比设计的优化
通过采用Marshall设计法、Superpave设计系统等现代设计理念和试验方法，能够精确确定沥青与骨料的最佳比例，确保混合料既具有良好的工作性，又拥有足够的高温稳定性。在配合比的优化设计过程中，确定合理的空隙率和沥青饱和度。空隙率直接影响混合料的紧密度和抗水损害能力，而沥青饱和度则关系到混合料的黏结性和耐久性。理想的空隙率能够确保混合料有良好的压实度，同时留有足够的空隙以容纳沥青的膨胀和避免压实过度造成的泛油现象。通过精确的试验和计算，结合工程实际和当地气候条件，确定适宜的空隙率和沥青饱和度，达到既保证混合料具有良好的工作性，又能满足高温条件下使用性能的要求。
3.4施工质量控制
正确选择和控制拌合、运输、摊铺和压实过程中的温度，是避免高温导致的沥青老化和挥发损失、确保混合料压实度和均匀性的重要措施。施工拌合温度通常为150-160摄氏度，摊铺温度保持140-150摄氏度，压实温度保持120-140摄氏度，确保沥青的良好流动性，同时避免过度挥发或老化。施工技术方面，分层摊铺、分段压实技术能够有效提高路面结构的均匀性和紧密度，提升其高温稳定性。在摊铺沥青混凝土时，按照设计厚度分成多层逐层进行，每层厚度控制3-4厘米，确保每层都能得到充分压实，避免因为一次性摊铺过厚导致内部压实不足。在压实作业时，按照路面宽度分段进行，每段压实到位后再进行下一段，保证压实质量，避免遗漏或不均匀现象。结合现场温度、湿度等环境条件的实时监测和调整，是施工中不可忽视的环节。现场条件，尤其是温度和湿度的变化，直接影响到沥青混合料的施工性能和压实效果。
4结语
本文深入分析了影响沥青混凝土路面高温稳定性的关键因素，通过采用高性能改性沥青、优化骨料选择、科学配比设计及精准的施工技术，为提升沥青混凝土路面在高温环境下的稳定性提供了有效的解决方案。
页:
[1]