瀝青混合料水損害性的評價方法

王高峰 馬平均

（許昌市騰飛市政工程集團有限公司，河南 許昌 461000）

瀝青混凝士路面的水損害，一方面是瀝青混凝土路面在水或凍融循環的條件下，由于汽車車輪動態荷載的作用，進入路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的反復循環作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結力，瀝青膜從集料表面脫落(剝離)瀝青混合料出現掉粒、松散，繼而形成瀝青混凝土路面的坑槽、松散等損壞現象；另一方面是瀝青混合料自身抗水損壞能力的好壞，它主要取決于礦料的性質，瀝青與礦料之間相互作用的性質，瀝青混合料的空隙率及瀝青膜的厚度等。本文擬就常用的浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗與目前世界上最嚴格、最有效的AASHTOT283 試驗的結果進行比較分析，以條件與非條件的穩定度或劈裂抗拉強度的比值作為評價指標，分析以上3種試驗方法的優缺點及影響它們有效性的關鍵因素。

1 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗

根據現行試驗規程制作標準馬歇爾試件，上面層和中面層各兩組，放置24h 后，用表干法測定試件的空隙率，測定標準試件和浸水試件的穩定度和流值，并計算強度比。根據實驗結果說明，采用浸水馬歇爾試驗測定的殘留穩定度偏高。不能較好反映實際瀝青混凝土路早期水損害情況，用其殘留穩定度作為指標來評價瀝青混合料的水穩定性與實際工程狀況相差較大且評價指標的區分度不夠。主要有以下幾方面原因。

1.1 從瀝青混合料的強度理論來分析。馬歇爾穩定度試驗中，試件只受到徑向的壓力作用，而試件承受這部分壓力主要是礦料的嵌擠力和內摩阻力，沒有充分反映瀝青混合料中粘結力的作用，而粘結力強弱恰恰是影響水損的主要原因之一；所以用殘留穩定度作為評價指標，與工程實際不符，其有效性不夠。

1.2 從模擬路面野外現場條件來看。一方面，室內成型的標準馬歇爾試件的空隙率比實際路面早期空隙率要小的多，特別是閉口孔隙的存在，水分不能充分浸入到試件的孔隙中，也就不能造成對瀝青膜的侵害作用，而且沒有模擬凍融對瀝青膜的反復侵害作用；另一方面，試件只是浸在靜水中，不能反映在車輪荷載條件下，動水壓力和真空負壓抽吸對瀝青膜產生的機械沖刷及反復吸壓作用，而水壓的作用又是造成瀝青混合料水損的一個重要原因。

1.3 從試件成型的方法來分析，根據現行標準馬歇爾試件成型方法，無法控制空隙率。在擊實的過程中還容易將某些礦料顆粒擊碎，改變了混合料的級配及瀝青溢出造成試件表面空隙率減小。所以，擊實成型方法直接影響到體積指標的有效性。

2 瀝青混合料凍融劈裂試驗

根據現行試驗試驗規程中制作標準馬歇爾試件，上面層和中面層各2 組，放置24h后，用表干法測定試件的空隙率，試件在凍融、劈裂的條件下，試件的劈裂抗拉強度比比浸水馬歇爾試驗的殘留穩定度降低了。從試驗的過程來看，該試驗有其明顯的優點。

2.1 在劈裂的條件下試件內部呈受拉狀態，試件的破壞主要是由于內部的粘結力不足以抵抗外荷載的作用而逐漸造成的，而粘結力又是影響水穩定性的主要因素之一。因此，該試驗方法為研究瀝青混合料的水損創造了有利的機理條件。

2.2 在真空飽水的條件下，水分能夠比較容易進入到試件的空隙中。一方面，能使水分較易浸入到瀝青和集料的界面，最終導致瀝青的粘附性降低并逐漸喪失粘結力；另一方面，水分對瀝青起到乳化作用，造成瀝青混合料的強度降低。

2.3 凍融劈裂試驗還有其明顯的不足之處，使得瀝青混合料的強度比還是偏高，主要有以下幾個方面的原因。

A、瀝青混合料凍融劈裂試驗可以看出，根據現行試件成型方法(雙面各擊實50 次)成型的試件，空隙率還是小。有資料表明，對低空隙率的試件凍融有可能低估混合料的抗水損害性能，即使在真空飽水的條件下，飽水率還是較小，不能充分體現水分對瀝青混合料的侵害作用。

B、從模擬現場條件來看，既沒有解決由于交通荷載作用下動水壓力和真空負壓抽吸對水損的影響，又沒能模擬現場路面成型時揉搓壓實情況，而且擊實法成型試件，不能模擬實際路面的空隙結構(不是僅指空隙率)。

3 SHTOT283 瀝青混合料抗水損試驗

根據AASHTOT283 試驗規程制作標準試件2 組進行劈裂試驗測定劈裂抗拉強度，計算破壞強度比TSR.試驗結果表明，試件的劈裂抗拉強度和其強度比都明顯低于前2種試驗方法，有的剛達到設計要求，這也說明了為什么用傳統的試驗方法測定的強度比較容易達到設計要求，而實際工程中卻出現瀝青混凝土路面早損的尷尬局面。這與該試驗的有效性是分不開的，主要體現在以下幾個方面。

3.1 該試驗將拌和均勻的瀝青混臺料放在60℃，通風的烘箱中養生16h，使瀝青中的輕質油分揮發一部分，瀝青膜變脆變硬，針入度變小，粘附性降低，較好地模擬了施工過程中的短期老化，這些都直接影響了瀝青混合料的水穩定性。

3.2 采用旋轉壓實儀成型試件，旋轉壓實儀和揉搓成型能較好地模擬路面壓路機碾壓的成型機理，尤其是比較接近路面的實際空隙結構，防止試件表面空隙率減小。這一方面模擬了實際路面成型時的壓實方式，使試件的內部結構和空隙盡量接近實際路面的狀況；另一方面又能很好模擬瀝青混凝士路面早期真實的空隙率，使試驗較準確地反映路面早期的水損情況。

3.3 試件飽水的條件下凍融次數增多，也加強了水分對瀝青的乳化作用。將水損害的影響集中、強烈化了，在較短的時間內能夠模擬路面遭受較長時間的影響。

但是，從實驗的過程來看，AASHTOT283瀝青混合料抗水損試驗也沒能模擬交通荷載作用下水壓力和真空負壓抽吸對瀝青混合料水穩性的影響，這是需要進一步完善的地方。

4 結語

浸水馬歇爾試驗雖然操作簡單，但由于試驗時試件呈徑向受壓狀態，主要由試件內部的嵌擠力和內摩阻力承受外荷載，沒有反映和瀝青混合料水損害有關的粘結力的作用；試件的成型方法、空隙率及水壓作用不能很好的模擬野外現場水損條件；評價指標的區分度和有效性不足，不宜作為水損害的有效評價方法。凍融劈裂試驗在劈裂條件下，試件內部呈受拉狀態，反映了和瀝青混合料水損害有關的粘結力的作用；在真空飽水和凍融條件下，使瀝青膜受到一定的乳化和溫度脹縮作用，模擬了水對瀝青膜的侵害作用及野外現場溫度變化對瀝青混合料強度的影響。但由于試件的空隙率還是偏小，飽水不夠，室內試驗與野外現場使用結果缺乏良好的相關性。AASHTOT283 瀝青混合料抗水損試驗能比較真實的模擬瀝青混凝土路面施工過程中的短期老化、路面的碾壓、揉搓成型以及瀝青混凝土路面早期的空隙率；在多次凍融的條件下，比較好的反映了溫度脹縮作用和瀝青乳化對瀝青混合料水損的影響，實驗結果同路面使用質量有較好的相關性，是目前最嚴格、最有效地評價方法。通過上述比較、分析可以看出，我國目前使用的瀝青混合料水穩定評價方法與工程實際的相關性還需要進一步完善，各使用單位宜結合實際工程條件酌情進行選用。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京；人民交通出版社

[2]趙小利、吳震、黃曉明瀝青混合料水穩定性的實驗研究[J].東南大學學報，2001.(3)