凍融循環下的硅藻土/玄武巖纖維瀝青混合料路用性能衰變分析

朱春鳳 滕彬彬 田 偉 金玉杰 錢永梅

吉林建筑大學土木工程學院（130118）

0 引言

在季凍地區，瀝青路面在凍融循環的作用下，會產生嚴重的早期破壞。頻繁的凍融循環會使瀝青混合料反復承受空隙水結冰膨脹帶來的凍漲力作用，引起了瀝青路面的出現松散掉粒的狀況，此外，水損害則會使骨料表面的黏結劑出現剝落，從而導致瀝青路面性能出現退化。由于季凍區的氣候特點，瀝青混合料面臨嚴重的雨、融雪、凍融等極端天氣條件循環影響，這將導致材料宏觀性能受到較大影響，最終使瀝青路面的服務水平和使用壽命下降。文章通過凍融循環試驗，評價瀝青混合料（AM）、硅藻土瀝青混合料（DAM）、玄武巖纖維瀝青混合料（BFAM）和硅藻土/玄武巖纖維瀝青混合料（DBFAM）在凍融循環下的路用性能衰減情況。

1 試驗方法

參照《瀝青及瀝青混合料試驗規程》，文章低溫冰凍選取-18℃下凍16h，高溫60℃水浴8h作為融化條件，一個凍融循環為24h。進行了15次凍融循環，每3次凍融循環進行一次測試。試件采用標準馬歇爾試件，每項路用性能測試試驗取用4個測試試件。通過試驗數據分析四種類型瀝青混合料分別在不同凍融次數下的水穩、高溫、低溫等性能的變化規律。高溫性能采用60℃的馬歇爾穩定度作為評價指標，低溫性能采用-10℃的劈裂抗拉強度作為評價指標，水穩定性采用25℃的劈裂抗拉強度作為評價指標[1-3]。

2 試驗分析

2.1 高溫穩定性能衰變

四類類瀝青混合料在經受不同凍融循環次數后的穩定度損失率變化（如圖1所示）。

由圖1可知普通瀝青混合料的高溫性能降低趨勢較為顯著，加入硅藻土后，穩定度隨凍融循環降低趨勢明顯減緩；玄武巖纖維摻入后穩定度的損失率與基質瀝青相比略有降低；雙摻硅藻土和玄武巖纖維后，穩定度損失率顯著降低。損傷度排序如下:DBFAM＜BFAM＜DAM＜AM。

圖1 4類瀝青混合料穩定度損失率

說明瀝青混凝土的高溫穩定性經凍融循環后損傷度也明顯降低，摻加玄武巖纖維和硅藻土纖維后能夠明顯改善凍融損傷后瀝青混合料的高溫性能。

2.2 水穩定性能衰變

四類瀝青混合料在不同凍融循環次數作用后的劈裂強度和強度損失率變化規律如圖3、圖4所示。

由圖2可見，四種瀝青混合料的損傷度逐漸增大，AM的降低趨勢較為顯著，DAM隨凍融循環降低趨勢明顯減緩，BFAM穩定度的損失率與AM相比只是略有降低，改善幅度不明顯。DBFAM劈裂強度損失率也顯著降低，作用效果與單摻硅藻土類似。損傷度排序為:DAM＜DBFAM＜BFAM＜AM。

圖2 水穩定性損失率

2.3 低溫抗裂性能衰變

四類瀝青混合料在經受不同凍融循環次數后的低溫劈裂強度損傷度（如圖3所示）。

圖3 低溫劈裂強度損失率

由圖3數據可知，經過凍融循環作用后，每種瀝青混合料的損傷度均不斷增大，15次凍融循環后，基質瀝青混合料的降低趨勢較為顯著，DAM低溫劈裂強度隨凍融循環次數增加降低趨勢明顯減緩，DBFAM的低溫劈裂強度損失率與基質瀝青相比顯著降低，作用效果與DAM類似。損傷度排序如下：DAM＜DBFAM＜BFAM＜AM[4-6]。

3 結論

通過對四種瀝青混合料進行凍融循環試驗可以得出以下結論:

1）經過凍融循環試驗15次后，在瀝青混合料加入硅藻土和玄武巖纖維后，瀝青混合料的高溫穩定度損失率降低，同時摻加硅藻土和玄武巖纖維效果最明顯。

2）摻入硅藻土和玄武巖纖維后，瀝青混合料的劈裂強度損失率降低，水穩定性提高。

3）摻入硅藻土和玄武巖纖維后，瀝青混合料的低溫劈裂強度損失率降低，低溫抗裂性能衰變減弱。