曹喜軍，曹春梅

(1.吉林省交通規劃設計院;2.吉林省交通科學研究所)

瀝青路面在低溫下有兩種破壞形式，一種是收縮開裂，另一種是在有水條件下的凍融破壞，受凍融作用瀝青混合料孔隙率發生變化，瀝青與集料粘附性降低，導致瀝青路面的強度和穩定性降低，表現出坑槽、松散等破損。目前，國內對瀝青路面低溫性能的研究主要是瀝青混合料低溫開裂方面，而對于瀝青混合料抗凍性的研究則相對較少。根據氣象資料調查可知，季凍區路面一年中大約要經歷十幾次的凍融循環，一些瀝青路面到春融期會出現許多坑槽和松散破壞，這都與混合料的抗凍性有關，所以，研究瀝青混合料的抗凍性能是非常必要的，通過室內試驗對瀝青混合料抗凍性影響因素進行討論。

1 粗集料視密度、吸水率對瀝青混合料抗凍性的影響

同一種巖性的石料因產地不同會導致集料密度、吸水率的不同，為探討不同視密度、吸水率的粗集料對瀝青混合料抗凍性的影響，選用5種不同的集料，分別為吉林遼源，九臺九龍、凈月沈后、九臺嘉鵬、雙陽鑫星，對石料的視密度、吸水率進行試驗，并按表1中AC-16所列集料級配進行混合料配合比設計，測混合料的空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度試驗結果見表2，并對試件進行馬歇爾、浸水馬歇爾、25℃劈裂、凍融后25℃劈裂及0℃劈裂試驗，來評價瀝青混合料的抗凍性，試驗結果見表3。

表1 混合料中集料級配

瀝青混合料AC-16設計孔隙率為3% ～5%，從表2和表3中可得出以下結論。

礦料視密度的變化(2.69～2.87 kg/cm3)對混合料的抗凍性和水穩定性影響不大，如吉林遼源粗集料的視密度為2.69 kg/cm3，雙陽鑫星視密度為2.85 kg/cm3，密度相差0.16 kg/cm3，0℃劈裂雙陽鑫星大于吉林遼源，而凍融后25℃劈裂吉林遼源大于雙陽鑫星，馬歇爾殘留強度比兩者幾乎相當。所以，粗集料的視密度在滿足現行規范要求的前提下，對瀝青混合料的抗凍性和水穩性影響較小。

表2 五種粗集料及瀝青混合料指標

表2中粗集料的吸水率分別為0.4% ～1.8%，對應的混合料的抗凍指標和水穩性指標相差不大，從理論上講，集料的吸水率大，集料吸油率大且表面油膜較厚，有利于抗凍和增強水穩定性，但在試驗中并沒有體現出來。所以，粗集料的吸水率對瀝青混合料抗凍性和水穩性影響不大，滿足相應規范要求即可。

表3 不同粗集料瀝青混合料抗凍及水穩性試驗指標

2 不同的細集料對瀝青混合料抗凍性和水穩性影響

采用相同的級配，細集料分別采用石灰巖石屑、玄武巖石屑、天然砂制作瀝青混合料試件，進行馬歇爾、浸水馬歇爾、25℃劈裂、凍融后25℃劈裂及0℃劈裂試驗，試驗結果見表4。

從試驗結果看，石灰巖石屑混合料的抗凍性和水穩性好于天然砂和玄武巖石屑，所以瀝青混合料為提高其抗凍性和水穩性應優先選用石灰巖石屑做細集料。

3 堿性石料(石灰巖)和中性石料(鞍山巖)的抗凍性和水穩性試驗

按表1中集料級配進行混合料配合比設計，對瀝青混合料進行抗凍性和水穩定性試驗，試驗結果見表5。

表4 不同細集料瀝青混合料抗凍及水穩性指標

表5 不同巖性粗集料瀝青混合料抗凍及水穩性指標

從表中可以看出，堿性石料石灰巖(嘉誠石料、中興石料、四平石料)的抗凍性和水穩性要好于中性石料鞍山巖(遼源石料、嘉鵬石料、凈月石料、九龍石料)?？箖鲂院退€性同時也好于摻外摻劑的中性石料鞍山巖，說明瀝青路面結構用石灰巖的可提高瀝青路面的抗凍性和水穩性。

4 瀝青混合料中摻入抗剝落劑、白灰、水泥對混合料抗凍性、水穩性的影響

選用鞍山巖九龍石料進行混合料摻外摻劑的抗凍性和水穩定性試驗，在混合料中分別加入抗剝落劑、白灰、水泥、白灰加抗剝落劑、水泥加抗剝落劑進行混合料的殘留馬歇爾穩定度，0℃劈裂及凍融劈裂試驗，試驗結果見表6。

表6 外摻劑對瀝青混合料抗凍及水穩性的影響

表中抗剝落劑的摻量為混合料的4‰，白灰和水泥的摻加量分別為混合料的2%，根據試驗結果得出如下結論。

瀝青混合料中摻入白灰、水泥、抗剝落劑、白灰加抗剝落劑、水泥加抗剝落劑可有效提高瀝青混合料水穩定性;摻入水泥或抗剝落劑能顯著提高抗凍性;摻入水泥加抗剝落劑水穩定性和抗凍性均降低。

所以，在瀝青混合料中單摻水泥或抗剝落劑能夠顯著提高抗凍性和水穩定性，但長期效果還需進一步驗證。

5 結論

通過試驗研究得到以下結論:

(1)粗集料的視密度和吸水率對瀝青混合料的抗凍性和水穩定性影響不大;(2)石灰巖石屑做細集料的瀝青混合料抗凍性和水穩定性較好;(3)堿性石料可提高瀝青混合料的抗凍性和水穩定性;(4)從試驗結果看，單摻水泥或單摻抗剝落劑能夠顯著提高抗凍性和水穩定性。

[1]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防[M］.人民交通出版社，2001.

[2]沈金安.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M］.人民交通出版社，2006.

[3]潘寶峰，王哲人，陳靜云.瀝青混合料抗凍融循環性能的試驗研究[J］. 中國公路學報，2003，(2).