曹長義

(衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000)

0 前言

我國云貴高原、西北、東北部分地區(qū)由于海拔高、地表溫度變化劇烈，屬于典型的季節(jié)性冰凍區(qū)，冰凍現(xiàn)象十分普遍，冰凍使瀝青路面強(qiáng)度降低，瀝青與骨料分離［1］，路面出現(xiàn)坑槽、開裂等破壞［2］。對于冰凍作用下瀝青混合料性能，國內(nèi)學(xué)者做了大量的研究工作，司偉［3，4］等研究了凍融循環(huán)作用下瀝青混合料的抗壓性能和劈裂性能;陸飛［5］研究了溫度循環(huán)作用下瀝青混合料的抗壓性能?？梢钥闯瞿壳暗难芯恐饕技杏趦鋈谘h(huán)作用下瀝青混合料某一方面的性能，而對多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行整體研究至今依然較少。基于此，本文通過試驗(yàn)，研究了凍融循環(huán)次數(shù)對瀝青混合料力學(xué)性能、高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響，為進(jìn)一步研究瀝青混合料的抗凍性能提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

瀝青選用SBS 改性瀝青，其基本技術(shù)指標(biāo)見表1。集料選用玄武巖，礦粉為磨細(xì)的石灰石粉，其各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求?；旌狭霞壟洳捎肁C－13，并以其級配上限和下限的中值作為合成級配，具體見表2。

表1 AS90#的基本技術(shù)指標(biāo)

表2 瀝青混合料合成級配

1.2 試驗(yàn)方法

將所有試件在－5 ℃條件下冷凍5 h 后，取出在常溫水中融化7 h，視為1 次凍融循環(huán)。然后按規(guī)范要求分別進(jìn)行抗壓強(qiáng)度及回彈模量試驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)、低溫劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，用以評價(jià)瀝青混合料的力學(xué)性能、高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 力學(xué)性能

測定不同凍融循次數(shù)下的瀝青混合料試件的抗壓強(qiáng)度和回彈模量，研究凍融循環(huán)次數(shù)對力學(xué)性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 不同凍融次數(shù)下瀝青混合料力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

從圖1可以看出，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度和回彈模量都逐漸降低，其中當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)小于12 次時，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，抗壓強(qiáng)度和回彈模量的降低幅度較大，而當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)大于12 次時，兩者隨凍融循環(huán)次數(shù)的增多趨于穩(wěn)定。例如當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)由0 次增大到12 次和20 次時，抗壓強(qiáng)度分別從4.52 MPa 降低至2.71 MPa 和2.39 MPa。這是因?yàn)椋瑑鋈谧饔檬篂r青混合料內(nèi)部體積膨脹，造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，損傷逐步累積擴(kuò)展，瀝青混合料承載力下降，因此抗壓強(qiáng)度和回彈模量降低，當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)大于12 次時，內(nèi)部損傷趨于穩(wěn)定，因此抗壓強(qiáng)度和回彈模量也趨于穩(wěn)定。

2.2 高溫性能

利用高溫車轍試驗(yàn)，測定不同凍融循次數(shù)下的瀝青混合料試件的動穩(wěn)定度，研究凍融循環(huán)次數(shù)對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，瀝青混合料的動穩(wěn)定度隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多逐漸減小，瀝青混合料高溫穩(wěn)定性降低。其中動穩(wěn)定度隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化幅度較小，凍融20 次后，瀝青混合料的穩(wěn)定度為1 015次/mm，依然大于規(guī)范要求的800 次/mm。說明凍融循環(huán)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性影響不是很明顯。

圖2 凍融次數(shù)對動穩(wěn)定度的影響

2.3 低溫性能

測定不同凍融循次數(shù)下的瀝青混合料試件的劈裂強(qiáng)度和勁度模量，研究凍融循環(huán)次數(shù)對低溫性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 不同凍融次數(shù)下瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出，瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度和勁度模量隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化較為平緩，低溫性能隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律與力學(xué)性能相似，前8次凍融循環(huán)導(dǎo)致瀝青混合料低溫性能衰變較快，瀝青混合料內(nèi)部損傷處于快速發(fā)展階段，12 次凍融循環(huán)后，內(nèi)部損傷趨于穩(wěn)定，低溫性能趨于平緩。

2.4 水穩(wěn)定性

測定不同凍融循次數(shù)下的瀝青混合料試件的凍融劈裂強(qiáng)度比和殘留穩(wěn)定度，研究凍融循環(huán)次數(shù)對水穩(wěn)定性的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 不同凍融次數(shù)下瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

從圖4可以看出，瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比和殘留穩(wěn)定度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增多整體呈減小趨勢，其中凍融劈裂強(qiáng)度比的變化可以分為兩個階段:當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)由0 次增大至8 次的過程中，凍融劈裂強(qiáng)度比大幅降低，8 次之后降低趨勢趨于穩(wěn)定。這主要是因?yàn)?，?dāng)凍融循環(huán)小于12 次時，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，由于溫度變化引起的膨脹逐漸增大，瀝青混合料內(nèi)部裂縫逐漸擴(kuò)展，加之水對瀝青和骨料界面的侵蝕，水穩(wěn)定性大幅降低。而當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)大于12 次時，由于膨脹引起的損傷趨于穩(wěn)定，此時瀝青混合料的水穩(wěn)定性主要受水對瀝青和骨料界面侵蝕的影響，因此凍融劈裂強(qiáng)度比趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)論

1)瀝青混合料力學(xué)性能和低溫性能隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律相似，第8 次凍融循環(huán)之前力學(xué)性能和低溫性能衰變的幅度較大，12 次凍融循環(huán)之后，力學(xué)性能和低溫性能趨于穩(wěn)定。

2)隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，瀝青混合料的動穩(wěn)定度逐漸減小，但減小幅度較小，20 次凍融循環(huán)后，動穩(wěn)定度為1 015 次/mm，依然大于規(guī)范要求的800 次/mm。說明凍融循環(huán)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性影響不是很明顯。

3)瀝青混合料水穩(wěn)定性隨凍融循環(huán)的變化可以分為兩個階段，第一階段水穩(wěn)定性的衰減是由于瀝青混合料凍融損傷和水的侵蝕雙重作用引起的;第二階段的衰減主要是由水的侵蝕作用引起的。

［1］譚憶秋，趙立東，藍(lán)碧武，等.反復(fù)凝冰作用下瀝青混合料性能研究［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2011，14(6):761 －766.

［2］程永春，張 鵬，焦峪坡，等.水－溫－光循環(huán)作用下瀝青混合料性能衰減研究［J］.哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34(8):990 －994.

［3］司 偉，馬 骉，肖 楠，等.高原寒冷地區(qū)瀝青混合料凍融循環(huán)作用下的抗壓性能［J］.公路交通科技，2013，30(4):6 －10.

［4］司 偉，馬 骉，汪海年，等.高原寒冷地區(qū)瀝青混合料凍融循環(huán)作用下劈裂性能分析［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)，2013，37(4):805 －808.

［5］陸 飛.季凍區(qū)溫度循環(huán)作用下瀝青混合料抗壓性能試驗(yàn)研究［J］.中外公路，2012，32(6):263 －266.