王寶同，王曉燕

（1.山東泰和公路工程有限公司，山東 淄博 256410；2.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031）

引言

瀝青路面是目前應(yīng)用最廣泛的路面形式，但是存在高溫產(chǎn)生變形和低溫產(chǎn)生開裂等破壞現(xiàn)象。對(duì)于夏季高溫時(shí)，主要是因?yàn)闉r青混合料抗剪強(qiáng)度不足造成的；對(duì)于冬季低溫時(shí)，主要是因?yàn)闉r青混合料抗拉強(qiáng)度不足。Mohr-Coulomb 強(qiáng)度理論認(rèn)為瀝青混合料的強(qiáng)度是由黏聚力和內(nèi)摩擦角構(gòu)成[1]。瀝青混合料的基本力學(xué)特性表現(xiàn)為彈黏性，強(qiáng)度的影響因素很多，主要是受加載速率、溫度變化的影響，其強(qiáng)度值與瀝青用量、試驗(yàn)設(shè)備和方法、級(jí)配以及試驗(yàn)條件等也有密切的關(guān)系。同時(shí)對(duì)于不同的試驗(yàn)中試件的受力狀態(tài)不同，材料強(qiáng)度的性質(zhì)也不相同[2]。

1 瀝青混合料強(qiáng)度理論

抗剪強(qiáng)度通過三軸試驗(yàn)方法應(yīng)用Mohr-Coulomb理論包絡(luò)線方程:

外力作用下材料不發(fā)生剪切滑動(dòng)應(yīng)具備條件：

式中：τ—外荷作用時(shí)，在某一面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力，kPa；c—材料的黏聚力，kPa；σ—外荷產(chǎn)生的正應(yīng)力，kPa；φ—材料的內(nèi)摩阻角，°。

2 三軸試驗(yàn)

2.1 三軸試驗(yàn)簡(jiǎn)介

瀝青混合料三軸試驗(yàn)的原理是使瀝青混合料試件處于三向受力狀態(tài)，與道路路面的實(shí)際受力基本相符，同時(shí)假定瀝青混合料是性質(zhì)均勻的材料，通過摩爾理論進(jìn)行瀝青混合料的抗剪性能的測(cè)試和計(jì)算，求出抗剪參數(shù)黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角。試驗(yàn)采用以氣體為壓力的儀器，主要由圍壓施加系統(tǒng)、壓力室、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)等組成。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型取芯，然后切割為直徑100 ±2.0 mm、高150±2.0 mm 的圓柱體試件。試驗(yàn)溫度40±1 ℃，圍壓宜為4 級(jí)，分別為0 kPa、138 kPa、276 kPa 和414 kPa，按恒定的加載速率施加軸向荷載，使得軸向變形率恒定在0.05 mm/min，對(duì)于高度 150 mm 試件相當(dāng)于加載速度7.5 mm/min。

試驗(yàn)采用MAC 改性瀝青、SBS 改性瀝青、70#基質(zhì)瀝青和橡膠改性瀝青，用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型大粒徑瀝青混合料。四種瀝青膠結(jié)料的運(yùn)動(dòng)黏度見圖1。橡膠瀝青的黏度最大，MAC 瀝青與之相接近，70#基質(zhì)瀝青為最小。

圖1 四種膠結(jié)料運(yùn)動(dòng)黏度比較

通過試驗(yàn)得出MAC 改性瀝青混合料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見表1。從數(shù)據(jù)變化可以看出，隨著圍壓的增大，第一主應(yīng)力與第三主應(yīng)力的差值也相應(yīng)增大，同時(shí)破壞時(shí)的最大豎向荷載也相應(yīng)增加，當(dāng)圍壓增至 414 kPa 時(shí)，破壞力的增幅為最大，說明在路面設(shè)計(jì)及施工過程中，應(yīng)保證大粒徑瀝青混合料合理的級(jí)配設(shè)計(jì)和充分的壓實(shí)，為瀝青路面提供足夠的邊界約束，實(shí)現(xiàn)提高瀝青混合料承載能力的重要因素。

表1 MAC 改性瀝青混合料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

2.3 抗剪強(qiáng)度比較分析

四種不同膠結(jié)料瀝青混合料在414 kPa 圍壓下的抗剪強(qiáng)度見圖2、圖3?？梢钥闯觯S著瀝青膠結(jié)料黏度的增加，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度由于改性瀝青黏度增加，混合料抗剪強(qiáng)度參數(shù)c 值增加，混合料破壞時(shí)的抗剪強(qiáng)度均有所提高，其中MAC 改性瀝青在破壞時(shí)主應(yīng)力、其抗剪強(qiáng)度優(yōu)于SBS 改性瀝青，橡膠瀝青由于黏度最高，整體抗剪性能均優(yōu)于其他三類膠結(jié)料。

圖3 不同膠結(jié)料瀝青混合料破壞抗剪強(qiáng)度分布比較

3 結(jié)語(yǔ)

（1）瀝青混合料的三軸試驗(yàn)?zāi)苊黠@地體現(xiàn)出不同膠結(jié)料的瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度大小。（2）隨著瀝青膠結(jié)料黏度的增加，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度逐漸增大，抗剪性能增強(qiáng)。