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瀝青混合料的結構類型與破壞模式

瀝青混合料是一種復雜的多種成分組成的材料,其“結構”概念同樣也是極其復雜的,因為 這種材料的各種不同特點,如礦物顆粒的大小及其不同粒徑的分布;顆粒的相互位置;瀝青在 瀝青混合料中的分布特征和礦物顆粒在瀝青層中的性質;空隙率及其分布;閉合空隙率與連通 空隙率的比值等,都與結構概念聯(lián)系在一起,“瀝青混合料結構”這個綜合性術語,其中包括: 瀝青結構、礦物骨架結構及瀝青一礦粉分散系統(tǒng)結構等,是這種材料單一結構和相互聯(lián)系結構 的概念的總和。上述每一結構中的每種性質,都對瀝青混合料的性質產生很大的影響。


 典型瀝青混合料的粘彈性或粘彈塑性,主要取決于起粘結料作用的瀝青一礦粉系統(tǒng)的結 構特點。就原蘇聯(lián)JI.A.列賓捷爾院士提出的空間結構而論,應把所研究的分散系統(tǒng)歸為膠 凝結構。這種結構的特點是:結構單元(固體顆粒)通過液相的薄膜(瀝青)而粘結在一起。膠 凝結構的強度,取決于結構單元與液相薄膜之間產生的分子力。膠凝結構具有力學破壞后結 構觸變性復原(自發(fā)可逆)的特點。


 對于膠凝結構,固體顆粒之間液相薄層的厚度起著很大的作用。相互作用的分子力隨薄 層厚度的減小面增大,因而系統(tǒng)的粘稠度增加,結構就變得更加堅固。此外,分散介質(液相) 本身的性質對膠凝結構的性質亦有很大的影響。

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 可以認為,瀝青混合料的彈性、粘塑性的性質主要取決于瀝青的性質、粘結礦物顆粒的瀝 青膜的厚度以及礦料與結合料相互作用的特性。瀝青混合料膠凝鍵合的特點也取決于這些因素。


 為進一步改善瀝青混合料的性質,必須根本改變它的結構。特別是改變礦料與瀝青結合 料相互作用狀況,使兩種材料之間產生化學鍵,從而成為具有較高強度的凝聚結構。


 瀝青混合料的結構取決于下列因素:礦物骨架結構、瀝青膠結料種類與數(shù)量、礦料與瀝青 相互作用的特點以及瀝青混合料的密實度及其毛細一孔隙結構的特點。


 礦物骨架結構是指瀝青混合料成分中礦物顆粒在空間的分布情況。由于礦物骨架本身承 受大部分的內力,因此骨架應由堅固的顆粒所組成,并且是密實的。瀝青混合料的強度,在一 定程度上也取決于內摩阻力的大小,而內摩阻力又取決于礦物顆粒的性狀和礦物骨架的結構。

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 形成礦物骨架的材料結構,也在瀝青混合料結構的形成中起很大作用,應把瀝青混合料中 瀝青的分布特點,以及礦物顆粒上形成的瀝青層的構造綜合理解為瀝青混合料中的瀝青結構。 為使瀝青能在瀝青混合料中起到應有的作用,瀝青應均勻地分布于礦料之中,使盡可能完全裹 覆礦物顆粒。礦物顆粒表面上瀝青層的厚度,以及填充顆粒間空隙的自由瀝青的數(shù)量多少具 有重要的作用。自由瀝青和結構瀝青的性質,對瀝青混合料的結構產生影響。而瀝青混合料 中的瀝青性質,又取決于原瀝青的性質、瀝青與礦料的比例,以及瀝青與礦料相互作用的特點。


 綜上所述可以認為,瀝青混合料是由礦質骨架和瀝青結合料所構成的、具有空間網格結構 的一種多相分散體系。瀝青混合料的力學強度,主要由礦質顆粒之間的摩擦與嵌擠作用,以及 瀝青及其與礦料之間的粘結力所構成。


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