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，國內學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。可以看出目前的研究主要都集中于凍融循環(huán)作用下瀝青混合料某一方面的性能，而對多項性能指標進行整體研究至今依然較少?；诖耍疚耐ㄟ^試驗，研究了凍融循環(huán)次數對瀝青混合料力學性能、高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響，為進一步研究瀝青混合料的抗凍性能提供參考。

1 試驗

1.1 原材料

瀝青選用SBS 改性瀝青，其基本技術指標見表1。集料選用玄武巖，礦粉為磨細的石灰石粉，其各項指標均能滿足規(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#的基本技術指標

表2 瀝青混合料合成級配

1.2 試驗方法

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)范要求分別進行抗壓強度及回彈模量試驗、馬歇爾試驗、低溫劈裂強度試驗、浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗，用以評價瀝青混合料的力學性能、高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性。

2 試驗結果及分析

2.1 力學性能

測定不同凍融循次數下的瀝青混合料試件的抗壓強度和回彈模量，研究凍融循環(huán)次數對力學性能的影響，試驗結果見圖1。

圖1 不同凍融次數下瀝青混合料力學性能試驗結果

從圖1可以看出，隨著凍融循環(huán)次數的增多，瀝青混合料的抗壓強度和回彈模量都逐漸降低，其中當凍融循環(huán)次數小于12 次時，隨著凍融循環(huán)次數的增多，抗壓強度和回彈模量的降低幅度較大，而當凍融循環(huán)次數大于12 次時，兩者隨凍融循環(huán)次數的增多趨于穩(wěn)定。例如當凍融循環(huán)次數由0 次增大到12 次和20 次時，抗壓強度分別從4.52 MPa 降低至2.71 MPa 和2.39 MPa。這是因為，凍融作用使瀝青混合料內部體積膨脹，造成內部結構損傷，且隨著凍融循環(huán)次數的增多，損傷逐步累積擴展，瀝青混合料承載力下降，因此抗壓強度和回彈模量降低，當凍融循環(huán)次數大于12 次時，內部損傷趨于穩(wěn)定，因此抗壓強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，測定不同凍融循次數下的瀝青混合料試件的動穩(wěn)定度，研究凍融循環(huán)次數對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響，試驗結果見圖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 凍融次數對動穩(wěn)定度的影響

2.3 低溫性能

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

圖3 不同凍融次數下瀝青混合料低溫性能試驗結果

從圖3可以看出，瀝青混合料的劈裂強度和勁度模量隨凍融循環(huán)次數的變化較為平緩，低溫性能隨凍融循環(huán)次數的變化規(guī)律與力學性能相似，前8次凍融循環(huán)導致瀝青混合料低溫性能衰變較快，瀝青混合料內部損傷處于快速發(fā)展階段，12 次凍融循環(huán)后，內部損傷趨于穩(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下的瀝青混合料試件的凍融劈裂強度比和殘留穩(wěn)定度，研究凍融循環(huán)次數對水穩(wěn)定性的影響，試驗結果見圖4。

圖4 不同凍融次數下瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗結果

從圖4可以看出，瀝青混合料的凍融劈裂強度比和殘留穩(wěn)定度隨凍融循環(huán)次數的增多整體呈減小趨勢，其中凍融劈裂強度比的變化可以分為兩個階段:當凍融循環(huán)次數由0 次增大至8 次的過程中，凍融劈裂強度比大幅降低，8 次之后降低趨勢趨于穩(wěn)定。這主要是因為，當凍融循環(huán)小于12 次時，隨著凍融循環(huán)次數的增多，由于溫度變化引起的膨脹逐漸增大，瀝青混合料內部裂縫逐漸擴展，加之水對瀝青和骨料界面的侵蝕，水穩(wěn)定性大幅降低。而當凍融循環(huán)次數大于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，因此凍融劈裂強度比趨于穩(wěn)定。

3 結論

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

2)隨著凍融循環(huán)次數的增多，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，藍碧武，等.反復凝冰作用下瀝青混合料性能研究［J］.建筑材料學報，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］.哈爾濱工程大學學報，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］.武漢理工大學學報(交通科學與工程版)，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研究［J］.中外公路，2012，32(6):263 －266.