不同成型方法的瀝青混合料路用性能對比研究

梁宏亮 顧子豐 喬佳星 李志強 趙春銘 張海濤

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 概述

北方地區夏季炎熱、冬季寒冷，瀝青路面會產生較大的高溫車轍與低溫收縮開裂。路面裂縫中如果進入了水分，會造成基層的穩定性降低，從而降低瀝青路面的耐久性與使用年限。通過在瀝青混合料中加入聚酯纖維制備改性瀝青，能夠有效增強瀝青混合料的低溫抗裂性能。瀝青混合料在低溫狀況下保持足夠的柔韌性是防止路面出現裂縫的途徑，而加入聚酯纖維可以使瀝青混合料的韌性增加，從而提高瀝青混合料的低溫抗裂性能[1-3]。

研究認為，不同成型方法對瀝青混合料路用性能有較大的影響。因此，在綜合分析相關研究數據的基礎上，本文對不同成型方法的瀝青混合料路用性能做了對比分析，提出了綜合性的結論。研究結果對提高瀝青混合料路用性能具有一定的應用價值。

2 不同成型方法的瀝青混合料高溫性能對比分析

2.1 試驗數據

研究采用AC-16瀝青混合料，在馬歇爾擊實與旋轉壓實兩種不同成型方法下壓實，并測得60 ℃和65 ℃條件下的動穩定度。試驗結果如表1，圖1所示。

表1 高溫性能的試驗數據[4]

2.2 數據對比分析

從表1,圖1數據分析可得，旋轉壓實法的試件，在60 ℃以及65 ℃的動穩定次數分別是馬歇爾擊實法的166%和189%，表明旋轉壓實法的瀝青混合料具有較好的高溫性能。而且當試驗溫度增加5 ℃時，雖然兩種方法的動穩定度減少次數相近，但旋轉壓實法動穩定度減少占溫度升高前的14.2%，馬歇爾擊實法為24.6%，表明旋轉壓實法的瀝青混合料溫度敏感性降低，從而提高了瀝青混合料高溫穩定性。

3 不同成型方法的瀝青混合料低溫性能對比分析

3.1 試驗數據

研究采用馬歇爾擊實與旋轉壓實兩種壓實方法得到的瀝青混合料試件，測定其不同的低溫抗裂性能指標。試驗結果如表2,圖2所示。

表2 低溫性能的試驗數據[4]

3.2 數據對比分析

從表2,圖2數據分析可得，馬歇爾擊實法和旋轉壓實法的試件在相同彎曲實驗破壞應變條件下對比，旋轉壓實法在抗彎拉強度、彎曲勁度模量和應變能三方面分別是馬歇爾擊實法的136%,127%和145%。根據數據對比，旋轉壓實法在低溫狀態下具有更好的抗彎抗拉能力。彎曲模量大意味著在同樣應力下材料的應變小，應變能大意味著同等體積的瀝青混合料內含的勢能大，則其發生應變需要的應力大[5,6]。這三項指標都說明旋轉壓實法具有更好的低溫抗裂能力。

4 不同成型方法的瀝青混合料水穩定性對比分析

4.1 試驗數據

研究采用馬歇爾擊實與旋轉壓實兩種壓實方法得到的瀝青混合料試件，分別測定其浸水前后的馬歇爾穩定度與凍融前后的強度。試驗結果如表3,圖3所示。

4.2 數據對比分析

表3 水穩定性的試驗數據[4]

從表3,圖3數據分析可得，旋轉壓實法的試件馬歇爾穩定度和浸水后穩定度均高于馬歇爾擊實法，而且其減小的比例(殘留穩定度)也明顯大于馬歇爾擊實法，說明其抗水破壞能力好。凍融前后的強度高以及凍融劈裂強度比值大表明了其抗凍能力強。隨著滲水系數的減小，殘留穩定度和凍融劈裂強度比均降低，表明較小的空隙率間接提高了瀝青與集料的粘附性，防止水分進入瀝青內部，從而提高了瀝青混合料水穩定性。

5 結語

1)與馬歇爾擊實法相比，旋轉壓實法成型的瀝青混合料具有較好的高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定性。對比結果表明旋轉壓實法比較適合瀝青混合料的成型。2)旋轉壓實法能夠更好地模擬車輛碾壓過程中瀝青路面的實際成型情況，特別是采用路面輪胎接觸壓力作為成型的垂直荷載，因此，測得的數據也更加接近于實際值。3)旋轉壓實法的瀝青混合料滲水系數比馬歇爾擊實法小的多，表明旋轉壓實法的試件具有更小的空隙率，從而提高了瀝青混合料內部粘聚力。旋轉壓實法的試件具有更小的彎曲破壞應變及更大的應變能，說明這種試件的單位體積應變能密度更大，表明了旋轉壓實法的壓實效果明顯優于馬歇爾擊實。

[1] 譚憶秋．瀝青與瀝青混合料[M]．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2007.

[2] 張衛軍，葛折圣．摻加巖瀝青的瀝青混合料性能評價[J]．石油瀝青，2007,21(4):27-28.

[3] 葛折圣，黃曉明，許國光．用彎曲應變能方法評價瀝青混合料的低溫抗裂性能[J]．東南大學學報(自然科學報)，2002,32(4):110-111.

[4] 楊燕濤，陳 晨，史林波．瀝青混合料GTM壓實方法與馬歇爾擊實方法的對比分析[J].道路加寬技術，2011(6):210-212.

[5] 郭乃華，趙穎華，李 剛．聚酯纖維瀝青混凝土的低溫抗裂性能分析[J]．沈陽建筑工程學院學報，2004,20(1):34-36.

[6] JTG E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S]．