凍融循環(huán)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(xué)土木工程學(xué)院（130118）

0 引言

在季凍地區(qū)，瀝青路面在凍融循環(huán)的作用下，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的早期破壞。頻繁的凍融循環(huán)會(huì)使瀝青混合料反復(fù)承受空隙水結(jié)冰膨脹帶來(lái)的凍漲力作用，引起了瀝青路面的出現(xiàn)松散掉粒的狀況，此外，水損害則會(huì)使骨料表面的黏結(jié)劑出現(xiàn)剝落，從而導(dǎo)致瀝青路面性能出現(xiàn)退化。由于季凍區(qū)的氣候特點(diǎn)，瀝青混合料面臨嚴(yán)重的雨、融雪、凍融等極端天氣條件循環(huán)影響，這將導(dǎo)致材料宏觀性能受到較大影響，最終使瀝青路面的服務(wù)水平和使用壽命下降。文章通過(guò)凍融循環(huán)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)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(huán)下的路用性能衰減情況。

1 試驗(yàn)方法

參照《瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)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(gè)凍融循環(huán)為24h。進(jìn)行了15次凍融循環(huán)，每3次凍融循環(huán)進(jìn)行一次測(cè)試。試件采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，每項(xiàng)路用性能測(cè)試試驗(yàn)取用4個(gè)測(cè)試試件。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析四種類型瀝青混合料分別在不同凍融次數(shù)下的水穩(wěn)、高溫、低溫等性能的變化規(guī)律。高溫性能采用60℃的馬歇爾穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，低溫性能采用-10℃的劈裂抗拉強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，水穩(wěn)定性采用25℃的劈裂抗拉強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[1-3]。

2 試驗(yàn)分析

2.1 高溫穩(wěn)定性能衰變

四類類瀝青混合料在經(jīng)受不同凍融循環(huán)次數(shù)后的穩(wěn)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(shì)較為顯著，加入硅藻土后，穩(wěn)定度隨凍融循環(huán)降低趨勢(shì)明顯減緩；玄武巖纖維摻入后穩(wěn)定度的損失率與基質(zhì)瀝青相比略有降低；雙摻硅藻土和玄武巖纖維后，穩(wěn)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(wěn)定度損失率

說(shuō)明瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性經(jīng)凍融循環(huán)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(wěn)定性能衰變

四類瀝青混合料在不同凍融循環(huán)次數(shù)作用后的劈裂強(qiáng)度和強(qiáng)度損失率變化規(guī)律如圖3、圖4所示。

由圖2可見(jiàn)，四種瀝青混合料的損傷度逐漸增大，AM的降低趨勢(shì)較為顯著，DAM隨凍融循環(huán)降低趨勢(shì)明顯減緩，BFAM穩(wěn)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(qiáng)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?yàn)?DAM＜DBFAM＜BFAM＜AM。

圖2 水穩(wěn)定性損失率

2.3 低溫抗裂性能衰變

四類瀝青混合料在經(jīng)受不同凍融循環(huán)次數(shù)后的低溫劈裂強(qiáng)度損傷度（如圖3所示）。

圖3 低溫劈裂強(qiáng)度損失率

由圖3數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)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(huán)后，基質(zhì)瀝青混合料的降低趨勢(shì)較為顯著，DAM低溫劈裂強(qiáng)度隨凍融循環(huán)次數(shù)增加降低趨勢(shì)明顯減緩，DBFAM的低溫劈裂強(qiáng)度損失率與基質(zhì)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(jié)論

通過(guò)對(duì)四種瀝青混合料進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論:

1）經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)試驗(yàn)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(wěn)定度損失率降低，同時(shí)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(qiáng)度損失率降低，水穩(wěn)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(qiáng)度損失率降低，低溫抗裂性能衰變減弱。