瀝青混合料高溫穩定性的測試方法

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、引言

瀝青混合料是礦物骨料和瀝青粘合劑的混合物。按組成材料的成分和結構構造，將材料級配分為連續、不連續兩種級配類型。根據礦物集料的級配的組成和壓實后的剩余孔隙率大小，可分為密、半公開和開級配。根據礦粒粒徑的大小，可分為以下幾類：特粗、粗粒、中粒、砂粒式等瀝青混合料。根據施工溫度又可以分為熱拌熱鋪和常溫瀝青混合料。由于瀝青混合料是一種粘彈性材料，溫度及荷載作用的時間對其材料的物理力學性質都有著重大的影響。

因此，對于瀝青混合料設計而言，高溫性能的試驗研究和評價指標的選擇就顯得尤其重要。

二、瀝青混合料高溫穩定性試驗方法

(一)單軸靜載蠕變試驗

試件的變形通過試驗可直接求得，變形包括了彈性、粘性、粘彈性的綜合作用，符合實際工程的具體情況，滿足應用的需求。

(二)車轍試驗

1.瀝青路面車轍影響因素。路面車轍受到各種條件因素的影響，主要有材料、環境、荷載、路面結構和施工等方面。

2)材料參數

(1)瀝青性質。許多試驗都表明，不同的瀝青對車轍有著不同的影響，車轍受到瀝青種類的的影響。佐治亞州的加載車輪試驗結果體現了：與標準混合料相比，各種類型的改性瀝青混合料在車轍深度方面上均有所降低。

(2)集料類型、表面特性和級配。由于瀝青混合料的間質結構受到骨料的表面結構和形狀會影響，從而在不同的方面上影響著瀝青混合料的高溫穩定性的性能。國外的相關試驗研究表明，混合料的級配是運用superpave體積設計法設計的，此混合料通過了限制區，混合料的抗車轍性能最好，試驗溫度為40℃時，勁度模量和純剪切試驗的實驗值最高。從而說明了，混合料的抗車轍性能并不一定能通過級配限制區來控制。

(3)瀝青用量。混合料的抗車轍性能受到瀝青用量多少的影響，并且影響很大。如果瀝青含量太少，瀝青混合料就難以壓至密實，從而使得瀝青不能完全涂覆礦石顆粒的表面界面，影響了瀝青混合料的之間的粘結力，導致其抗車轍性變差.。

2)環境因素

(1)溫度。瀝青混合料長時間暴露在高溫的環境條件下，高溫會使得瀝青路面的強度降低，進而容易產生車轍。瀝青的粘度可以體現這一性質，瀝青的粘度受到溫度的影響，隨著溫度的升高，使得瀝青的粘度變小，其抗蠕變能力受到影響而下降。當受到荷載時，易產生永久剪切變形，導致瀝青材料的側向流動產生車轍。

(2)水。如果路面有積水，或者路面存在裂隙使得水分侵入路面結構內部，由于行車荷載，會使得路面結構發生水損，導致瀝青材料之間的粘接力受到破壞，使得整體協調變形能力變差，從而會發生較大的車轍[2]。

3)荷載參數

(1)渠化交通。由于經濟社會的發展，道路的車輛越來越多，交通量也越來越大，渠化交通已成為交通組織的主要手段，但是這一手段也導致瀝青路面車轍的破壞更加嚴重。

(2)重載。日本的相關研究發現，車輛的超載，交通量的超量加速了道路的損壞，而且輪胎類型也對車轍有著較大的影響。

2.試驗方法。由英國道路研究所(TRRL)創造的車轍試驗。該方法通熟易懂，結果簡單明了，并且與實際瀝青混合料路面車轍具有良好的相關性。試驗的標準試樣在60℃，經碾壓成型，尺寸大小為：300 mm×300 mm×50 mm,與一個圓形實心橡膠輪胎壓力為0.7 MPa行走[3][4]。

(三)SPT試驗

為了建立一種簡易的方法用來確定及評價瀝青混合料使用的性能，SPT才得以發展，這個可以補充和改進現有的體積設計方法。瀝青混合料永久變形、疲勞和開裂的簡單性能經由美國馬里蘭州大學Superpath模型確定和研究小組，進行了驗證和測試，并啟動了NCHRP 9-19計劃。為了能夠進行NCHRP 9-19所推薦的3個候選試驗設備，進行了NCHRP 9-29計劃。NCHRP 9-19項目通過大量的測試進行了比較研究了現有的測試方法和測試評估指標,。和MnRoad,Westrack和阿爾夫測試道路損壞的測量數據進行比較,得到了低溫開裂、變形、以及疲勞相互聯系較為密切的3個試驗，并與試驗指標進行組合動態模量試驗組合。即為：動態模量、重復荷載、靜態蠕變試驗研發了SPT試驗。

(四)GTM試驗

回轉試驗機是20世紀60年代美國工程師為解決重型轟炸機機場跑道設計問題而開發的試驗系統，1978年被列入美國ASTM規范。20世紀90年代，GTM的設計方法和理論被應用于現代高速公路瀝青路面在車輛荷載急劇增加的情況下車轍、油水等病害的預防和設計。GTM試驗是根據科學推理和應力應變原理設計的，克服了馬歇爾經驗法的不足，在一定的壓力下對試件進行揉捏和旋轉。GTM試驗核心設計指標有兩個:

二、結語

針對集料礦物顆粒的問題，瀝青混合料的級配優化調整可以增強提高在高溫條件的環境下瀝青混合料路面的抗車轍的能力,但是相對于交通量大、荷載重且是在高溫氣候條件下的的路面工程,改良的范圍有限。我們應該對生產配合比設計引起足夠的重視，嚴格的把握控制各種相關材料的設計值，并且還要把各種誤差限制在一定的范圍內，不能因為誤差而影響了材料的使用性能。除此之外，我們還應該嚴格控制瀝青混凝土的施工質量,在必要的時候采用必要的技術措施阻止瀝青混凝土的集料、溫度離析,從而保證混合料的壓實溫度和壓實度,確保施工質量。