林雪花

摘要：對高彈改性應力吸收層進行瀝青和瀝青混合料兩個方面的疲勞試驗;采用G×sinδ疲勞因子和彈性恢復來評價高彈改性瀝青的抗疲勞性能;采用沖擊韌性試驗和四點彎曲疲勞試驗驗證混合料的抗疲勞性能，發(fā)現(xiàn)二者之間具有良好的相關性;同時將高彈改性瀝青的各項疲勞指標和70#基質瀝青與SBS改性瀝青進行比較，結果表明：高彈改性瀝青具有出色的抗疲勞能力，可有效減少和延緩瀝青加鋪層反射裂縫的發(fā)生，延長路面的使用壽命。

關鍵詞：高彈改性瀝青;應力吸收層;沖擊韌性;四點彎曲疲勞試驗

舊水泥混凝土路面加鋪一直是道路領域中未能很好解決的問題。由于舊的水泥混凝土路面強度高，剛度大，在其上加鋪瀝青面層后，由于對水泥混凝土的病害如裂縫、斷板等處理不當，在車輛荷載的作用下，下層的裂縫就會很快出現(xiàn)在瀝青面層;大量工程實例證明，盲目地增加加鋪層的厚度并不能從根本上解決裂縫的問題。而高彈改性瀝青具有良好的彈性恢復和抗疲勞能力，工程應用中，在水泥路面和瀝青加鋪層間設置高彈應力吸收層，可以有效減緩反射裂縫的發(fā)展和發(fā)生，延長道路的使用壽命。

1 高彈瀝青疲勞性能

美國SHRP研究成果表明，瀝青對疲勞的貢獻率為52%，因此，瀝青性能的好壞直接決定了應力吸收層性能。采用動態(tài)剪切流變試驗（DSR）得到的損失剪切模量G×sinδ和瀝青彈性恢復能力作為評價高彈改性瀝青疲勞性能的指標。同時與70#基質瀝青和SBS改性瀝青進行比較來研究高彈改性瀝青。

1.1 高彈瀝青彈性恢復

3min的彈性恢復與沖擊韌性試驗有很好的相關性，相關系數(shù)可以達到0.9966，同時，沖擊韌性試驗與疲勞壽命有很好的相關性，因此，瀝青的彈性恢復與疲勞壽命有很好的相關性，可以采用3min彈性恢復作為評價高彈改性瀝青疲勞性能的指標。對高彈改性瀝青、70#基質瀝青、SBS改性瀝青進行試驗，結果見表1。

1.2 高彈瀝青疲勞因子

美國SHRP瀝青路用性能規(guī)范中采用損失剪切模量G×sinδ作為研究瀝青疲勞性能的指標，較小的G×sinδ數(shù)值代表較好的疲勞性能。JTG D50-2006《公路瀝青路面設計規(guī)范》中瀝青面層的容許拉應力指標采用15℃疲勞試驗的參考值，同時也為了和瀝青混合料試驗采用的溫度一致，選擇15℃作為高彈瀝青、70#基質瀝青、SBS改性瀝青動態(tài)剪切的掃描溫度。結果見表2。

從表2可以看出，對于高彈改性瀝青，經(jīng)過RT-FOT老化后，其G×sinδ要小于SBS改性瀝青和70#基質瀝青，這表明高彈瀝青的抗疲勞性能較好。

2 高彈改性瀝青混合料疲勞性能試驗

2.1 瀝青混合料配比

試驗瀝青材料采用一種高彈改性瀝青，AH-70#基質瀝青和SBS改性瀝青;集料某石場的花崗巖，混合料馬歇爾試驗結果見表3。按馬歇爾方法確定應力吸收層最佳油石比為9%，考慮到應力吸收層的油石比較高，采用旋轉壓實成型試件。

2.2 四點彎曲疲勞試驗

2.2.1 試驗設計

一般制作的疲勞試件因為難以準確控制試件的空隙率，試件的制作質量得不到保證。試驗采用的集料均經(jīng)過水洗篩分，在（105±5）℃烘干至恒重，逐級篩分并按級配要求嚴格配料。同時通過控制輪碾板高度來成型試件，這樣可以通過控制料重和輪碾板體積計算出毛體積相對密度，從而換算出空隙率，得到比較準確的控制。采用芬蘭生產(chǎn)的振動輪碾成型設備碾壓出尺寸為400mm×300 mm×75 mm的試件，然后切割成385 mm×65 mm×50 mm的標準四點彎曲小梁。試驗采用應變控制方式，高彈瀝青采用應變水平為2000με;加載采用正弦波，試驗頻率為10Hz;試驗溫度為15℃;試驗破壞準則：初始勁度模量50%為破壞臨界點。制作4個疲勞彎曲試件，然后根據(jù)∣實測值-平均值∣≤1.46倍標準差，判斷數(shù)據(jù)的有效性，將無效的數(shù)據(jù)點去除，再計算其平均值。

2.2.2 試驗結果分析

3種瀝青混合料試件試驗結果見表4。從表4可以看出，高彈瀝青的疲勞壽命即使在2000με的應變水平下，仍然要比70#基質瀝青在200με應變水平下的疲勞壽命高2.5倍，比600με應變水平的疲勞壽命高40.9倍。是SBS改性瀝青600με應變水平下的疲勞壽命的3.03倍，由此可知，高彈改性瀝青在小應變水平下的疲勞壽命比基質瀝青和SBS改性瀝青表現(xiàn)得更好。亦說明高彈改性瀝青在同一應變水平下不會比基質瀝青和SBS改性瀝青先損壞。

2.3 沖擊韌性疲勞試驗

2.3.1 試驗設計

沖擊韌性試驗是一種簡單易行的可用來評價瀝青混凝土抵抗反射裂縫能力的試驗方法。選用目前常用的混合料類型，通過進行大量試驗論證得出沖擊韌性與疲勞壽命之間具有很好的相關性;即可以使用沖擊韌性來反映混合料的疲勞壽命。應用輪輾成型法制作30cm×30cm×5cm 的瀝青混合料試件，然后將成型好的試件切割成25cm×3.5 cm×3.5 cm的小梁，將制作好的瀝青混凝土棱柱體試件放置于已達規(guī)定溫度的恒溫水槽中養(yǎng)護2-4h。調整壓力機，設定加載速率為500mm/min;將小梁從水浴中取出，做三點彎曲試驗至試件斷裂。需要注意的是整個過程須迅速完成，從恒溫水浴中取出試件到試驗結束不能超過1min，盡量避免小梁從水浴中取出以后溫度發(fā)生改變;測定12組數(shù)據(jù)，然后根據(jù)∣實測值-平均值∣≤2.03倍標準差，判斷數(shù)據(jù)的有效性，將無效的數(shù)據(jù)點去除，再計算其平均值。

2.3.2 試驗結果分析

沖擊韌性試驗結果結果見表5。

從表5可以看出，高彈改性瀝青混合料的沖擊韌性遠大于SBS改性瀝青和70#瀝青，分別是二者的1.5和2.23倍。反映出高彈改性瀝青較SBS改性瀝青和70#基質瀝青具有良好的抗疲勞性能。

2.4 彎曲試驗與沖擊韌性試驗結果分析

瀝青混合料沖擊韌性試驗與四點彎曲試驗測定的疲勞壽命結果見表6。

由表6結果可以發(fā)現(xiàn)：高彈改性瀝青比基質瀝青和SBS改性瀝青具有更好的抗疲勞能力。對于沖擊韌性，相對于SBS改性瀝青和70#基質瀝青其可以提高1.5倍左右;對于四點彎曲疲勞試驗，在施加大于SBS和70#基質瀝青所施加的應力水平下仍能表現(xiàn)出遠超過二者的疲勞壽命。但是也應該注意到該試驗只是針對于高速加鋪項目中遇到的瀝青種類進行比較，至于對更廣泛的瀝青品種和級配類型，有待進行更多的試驗進行驗證。

3 結語

該文對高彈瀝青和瀝青混合料分別進行了疲勞試驗，選用美國SHRP成果中的疲勞因子G×sinδ和3min彈性恢復作為高彈瀝青疲勞性能的評價指標，選用四點彎曲和沖擊韌性試驗作為高彈瀝青混合料疲勞性能的評價指標，同時對比70#基質瀝青和SBS改性瀝青，充分展現(xiàn)高彈瀝青良好的抗疲勞性能。在高速公路舊路面加鋪瀝青層項目中，使用該類型應力吸收層，收到了良好的效果。

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