Superpave與針入度體系在瀝青膠結(jié)料性能評(píng)價(jià)中的差異分析

靳 燕

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司技術(shù)中心)

1 引 言

近年來(lái)，我國(guó)各省高速公路迎來(lái)了大規(guī)模的建設(shè)與發(fā)展，在引進(jìn)新技術(shù)，推廣新應(yīng)用方面均取得了突破性進(jìn)展，但是無(wú)論排水降噪瀝青路面的應(yīng)用，還是長(zhǎng)壽面瀝青路面的推廣，仍然面層均以瀝青路面為主。縱觀已建高速路面，瀝青路面在早期均出現(xiàn)了不同程度的路面病害，而且這種早期病害往往與原材料的控制不無(wú)關(guān)系。作為瀝青混合料重要的組成之一

——瀝青膠結(jié)料，與集料的粘附性以及路面各種路用性能的形成具有重要的意義。然而，我國(guó)現(xiàn)行的瀝青膠結(jié)料或?yàn)r青混合料的評(píng)價(jià)體系均為經(jīng)驗(yàn)型或半經(jīng)驗(yàn)型，尤其是瀝青性能的評(píng)價(jià)仍然采用針入度分級(jí)體系，而針入度分級(jí)體系是經(jīng)驗(yàn)型的評(píng)價(jià)方法，并不能與熱拌瀝青混合料的性能有直接的聯(lián)系，現(xiàn)行的規(guī)范對(duì)這種的關(guān)系的建立均是基于經(jīng)驗(yàn)性的;而美國(guó)PG 分級(jí)體系旨在評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料的性能。因此，近來(lái)年Superpave 瀝青混合料試驗(yàn)與技術(shù)在我省乃至我國(guó)高速公路建設(shè)中均有一定的應(yīng)用。

目前，基于美國(guó)夏普技術(shù)在瀝青膠結(jié)料性能評(píng)價(jià)體系中的應(yīng)用已有眾多科研成果，本文基于我國(guó)已有研究成果，從膠結(jié)料性能角度分析了Superpave 與針入度體系的差異，并對(duì)兩個(gè)典型的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

2 Superpave 與針入度體系的差異

(1)基于經(jīng)驗(yàn)性的針入度和延度試驗(yàn)與瀝青混合料的性能之間是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)性的關(guān)系連接的;而Superpave 的動(dòng)態(tài)剪切流變儀、彎曲流變儀所測(cè)試指標(biāo)所表征的物理意義與現(xiàn)場(chǎng)混合料的施工、路面性能(即對(duì)瀝青路面高溫車轍、疲勞開(kāi)裂、低溫開(kāi)裂病害的表征)直接相關(guān)，如現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、壓實(shí)溫度可以通過(guò)布氏旋轉(zhuǎn)粘度儀所測(cè)定的粘度確定，而瀝青老化前路面的高溫性能、低溫性能可通過(guò)DSR 與BBR 所測(cè)定的物理指標(biāo)予以表征。

(2)我國(guó)規(guī)范所采用的針入度、延度、粘度等技術(shù)指標(biāo)值并不考慮所應(yīng)用的氣候條件、地理位置等外界因素，均在標(biāo)準(zhǔn)溫度下進(jìn)行評(píng)價(jià)(針入度通常采用25℃，而普通瀝青的粘度通常采用60℃);而Superpave 雖然對(duì)DSR、BBR 等試驗(yàn)所測(cè)定的技術(shù)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)采用統(tǒng)一值(如DSR:原樣瀝青G* /sinδ 不小于1.0kPa，短期老化后的瀝青G* /sinδ 不小于2.2 kPa，長(zhǎng)期老化后的瀝青G* /sinδ 不大于5000 kPa;BBR:蠕變勁度不大于300，m 值不小于0.3)，但是通過(guò)對(duì)工程所在地的普遍氣候可選擇滿足規(guī)范要求的溫度予以試驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上是選擇PG 分級(jí)對(duì)應(yīng)的結(jié)合料等級(jí)。

(3)針入度分級(jí)體系對(duì)溫度的考慮相對(duì)較局限(如改性瀝青最低試驗(yàn)溫度為5℃的延度)，并沒(méi)有對(duì)工程所在地溫度的變化范圍予以全面考慮;但是如上所述，Superpave 對(duì)瀝青的低溫勁度等試驗(yàn)方法均有規(guī)定，考慮普遍溫度范圍較為全面。

(4)瀝青路面隨著服務(wù)年限的延長(zhǎng)，瀝青老化的不斷加劇，路用性能均會(huì)出現(xiàn)不同程度的衰減，但是目前我國(guó)的規(guī)范僅通過(guò)旋轉(zhuǎn)薄膜老化或薄膜老化考慮了生產(chǎn)和施工期間的短期老化(主要采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為短期老化后的針入度比與延度)，并沒(méi)有對(duì)長(zhǎng)期老化進(jìn)行具體的規(guī)定和配套的試驗(yàn)方法;而Superpave 體系納入了瀝青生產(chǎn)、應(yīng)用整個(gè)壽命中的三個(gè)關(guān)鍵階段:瀝青混合料拌合之前，基質(zhì)瀝青的運(yùn)輸、儲(chǔ)存及加工(通過(guò)不進(jìn)行老化的原樣瀝青試驗(yàn)進(jìn)行表征)瀝青混合料拌合、攤鋪、碾壓過(guò)程中的短期老化(通過(guò)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱RTFOT 進(jìn)行表征)在自然因素、交通荷載作用下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，瀝青結(jié)合料的長(zhǎng)期老化(通過(guò)壓力老化儀PAV進(jìn)行表征)

(5)針入度分級(jí)體系可能更適應(yīng)于評(píng)價(jià)普通瀝青，而目前我國(guó)大部分地區(qū)的瀝青路面的上面層均采用改性瀝青，部分地區(qū)中面層也開(kāi)始采用改性瀝青，改性瀝青的使用越來(lái)越普遍;而美國(guó)的Superpave 體系專門為瀝青膠結(jié)料制訂的，可用于評(píng)價(jià)改性或普通瀝青，適用范圍較大。

但是Superpave 體系也存著這明顯的不足，比如設(shè)備昂貴，操作較為復(fù)雜，推廣難度較大，不適應(yīng)與施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并且未考慮瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性等指標(biāo)。

3 瀝青膠結(jié)料性能試驗(yàn)分析

3.1 Superpave 規(guī)范的主要技術(shù)指標(biāo)

Superpave 體系是基于路用性能的評(píng)價(jià)體系，其評(píng)價(jià)指標(biāo)肯定有益于現(xiàn)有的針入度分級(jí)體系，具體試驗(yàn)方法及指標(biāo)見(jiàn)表1。

3.2 Superpave 與針入度體系測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果分析

基于對(duì)Superpave 與針入度體系差異的分析可見(jiàn)，針入度體系與Superpave 體系對(duì)同一瀝青性能評(píng)價(jià)的結(jié)果可能并不相同，從國(guó)內(nèi)某瀝青廠家生產(chǎn)的不同批次瀝青實(shí)驗(yàn)結(jié)果中不滿足要求的兩個(gè)典型試驗(yàn)結(jié)果(如表2，SBS 改性瀝青)可得證。

表1 Superpave 瀝青結(jié)合料試驗(yàn)方法及指標(biāo)

表2 SBS 改性瀝青試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

續(xù)表2

因此，在現(xiàn)階段瀝青質(zhì)量控制的應(yīng)用中，建議將常規(guī)指標(biāo)與Superpave 指標(biāo)均作為瀝青質(zhì)量控制的技術(shù)指標(biāo)，將針入度、延度、軟化點(diǎn)與G* /sinδ 作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將控制短期老化后的各項(xiàng)指標(biāo)作為瀝青質(zhì)量控制的關(guān)鍵。另外，建議在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)SBS 改性劑的摻量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以提高瀝青膠結(jié)料的性能。

4 結(jié) 論

雖然美國(guó)Superpave 規(guī)范已在眾多國(guó)家有所應(yīng)用，但是我國(guó)瀝青性能的評(píng)價(jià)仍然以針入度體系為主，通過(guò)對(duì)Superpave 與針入度體系差異以及兩者優(yōu)劣性的分析，Superpave適應(yīng)范圍更廣，對(duì)性能的評(píng)價(jià)更貼近于實(shí)際，但是并不適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)，而針入度體系操作簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用。基于上述分析及室內(nèi)典型試驗(yàn)結(jié)果的研究，建議將常規(guī)指標(biāo)與Superpave 指標(biāo)均作為瀝青質(zhì)量控制的技術(shù)指標(biāo)，并在瀝青質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格控制關(guān)鍵階段(短期老化)與關(guān)鍵指標(biāo)(針入度、延度、軟化點(diǎn)與G* /sinδ)的試驗(yàn)結(jié)果。

［1］張嬿，胡旭東，曹志遠(yuǎn)譯.熱拌瀝青材料、混合料設(shè)計(jì)與施工［M］.北京:人民交通出版社，2009.

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