AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

靳樹平

（甘肅興隴工程監理咨詢有限公司，甘肅 蘭州730000）

AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

靳樹平

（甘肅興隴工程監理咨詢有限公司，甘肅 蘭州730000）

瀝青混合料劈裂強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命，并關系到路面的維修應用。為了控制施工現場混合料劈裂強度值，并實現現場實驗室快速檢測，在本次研究中以不同空氣浴養生試件模擬現場試驗室溫度環境測試其劈裂強度值與標準試驗15℃劈裂強度作對比，得出快速檢測的數值公式。

瀝青混合料；15℃劈裂強度；擬合函數

瀝青混合料強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命，并關系到路面的維修應用［1］。瀝青混合料強度不足，路面極易發生破壞。就瀝青路面的溫縮裂縫而言，裂縫的發生于瀝青混合料的低溫抗裂性能直接相關，故控制瀝青混合料的質量對于減少和防止溫縮裂縫的發生有著極為重要的意義。

自20世紀60年代加拿大率先對瀝青混凝土面層的低溫收縮開裂以來，路面抗裂與材料低溫性能指標一直是國際道路學術界的重要研究內容［2］。到目前為止，國內外也研究出測定許多瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法，主要包括：等應變加載破壞試驗（間接拉伸試驗、彎曲、壓縮試驗）、直接拉伸試驗、彎曲拉伸蠕變試驗、受限試件溫度應力試驗、三點彎曲J積分試驗、CN積分試驗、收縮系數試驗、應力松弛試驗等［3］。目前我國在《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTGE20-2011中將劈裂試驗（間接拉伸試驗）、收縮系數試驗和彎曲蠕變試驗作為標準的評定方法。但在道路現場一般采用劈裂試驗對瀝青混合料低溫抗裂性能進行檢測。故對于在建道路，探討如何在現場實驗室快速檢測瀝青混合料劈裂強度對控制瀝青混合料的質量有著重要意義。

1　試驗方案

依據 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTGE20-2011中瀝青混合料劈裂試驗 （T0716-2011），劈裂試驗要將試件在15±0.5℃浸泡不少于1.5h或恒溫空氣箱不少于6h。這個試驗條件對于現場試驗室檢測來說是很漫長的。

為了提高現場試驗室檢測瀝青混合料劈裂強度的效率，本次基于室內試驗，模擬現場室內溫度在室溫下直接測試瀝青混合料劈裂強度并與試驗規程中要求的試驗條件下測定的值進行對比。

2　試驗結果分析

本次研究采用AC-13型瀝青混合料。原材料各項指標均符合道路使用要求。本次研究按照標準方法制作了雙面各擊實75次的馬歇爾試件，每組4個試件，然后分別進行不同試驗溫度（空氣浴）的劈裂強度試驗。試驗結果見表1。

表1　不同試驗溫度（空氣浴）劈裂強度試驗結果

根據試驗結果繪制出瀝青混合料劈裂強度的擬合溫度曲線（指數、對數、線性函數），擬合函數具體信息見表2。

表2　AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度擬合曲線

通過三種函數擬合發現，指數函數的相關性最好，擬采用該指數函數進行擬合分析。

圖1　AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度曲線

從圖1可以看出，AC-13型瀝青混合料劈裂強度值隨著溫度的升高而逐漸降低，降幅是由大變小。主要是因為隨著溫度的升高，瀝青的粘度降低以及瀝青與集料粘結力降低，導致劈裂強度的降低。對于溫度達30℃以上，劈裂強度與溫度的關系曲線趨于平緩，降幅很小，主要是因為溫度達到一定值后，瀝青粘度以及瀝青與集料粘結力基本不能抵抗劈裂的剪切力，只有集料之間的嵌擠作用來抵抗剪切力。

根據其變化趨勢，用指數函數擬合，得出了AC-13型瀝青混合料劈裂強度值與溫度的函數關系：

Y=5.719e-0.07X

R2=0.996

Y─劈裂強度/MPa

X─溫度/℃

R2─相關系數

由相關系數可知，擬合出來的曲線與實際關系具有良好的相關性，對于不同材料的瀝青混合料有著不同的函數關系，但基本趨勢是一致的。因此把本次擬合曲線簡化為：

Y=a2ebX

a，b─材料系數

由于規范上要求以15℃劈裂強度為參考值，在本次研究中對于15℃水浴養生和15℃空氣養生測試結果（2.066/2.046）作了對比，兩者結果基本一致。故在本次研究中以其他溫度的劈裂強度與15℃空氣浴養生劈裂強度的比值與溫度的關系進行曲線擬合。結果見表3，如圖2所示。

表3　不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

圖2　不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

擬合結果表明：不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值與溫度有著良好的指數函數曲線關系。

3　結論

由以上試驗及其數據分析可知，瀝青混合料劈裂強度隨著溫度的身高而降低，并把保持著良好的指數函數關系，為了提高現場試驗室檢測劈裂強度的效率，本次研究建議以室內不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值來換算瀝青混合料的15℃劈裂強度值。換算公式如下：

R15=RT/A

R15─15℃劈裂強度/MPa

RT─溫度為T時的劈裂強度

A─相關系數

針對相關系數可根據瀝青粘度曲線、瀝青與集料粘附性等作為參考，同時以本次試驗研究中不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值作為參考值，可采取A=2.768e-0.07T計算得出。

同時，寄希望于實際工程經驗，結合甘肅本地區特點，在以后的研究中多研究一些因素，得出不同瀝青混合料劈裂強度的快速檢測方法。

［1］彭勇，孫立軍.瀝青混合料劈裂強度的影響因素［J］.吉林大學學報（工學版），2007，37（6）.

［2］賈敬鵬.高性能瀝青混合料低溫抗裂性能研究［D］.重慶∶重慶交通大學，2008.

［3］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，2011.

［4］公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.JTGE20-2011.

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