瀝青混合料路用性能試驗檢測技術分析

【摘要】瀝青混合料路用性能試驗驗證作為瀝青混合料設計階段的重要環節，也是確保瀝青路面施工質量，延長瀝青路面使用壽命的關鍵。本文首先分析了當前我國公路工程中瀝青路面破壞的主要類型及其成因，進而分別在抗疲勞開裂、高溫穩定性、抗低溫開裂以及水穩定性等幾方面詳細論述了試驗檢測方法，可以為瀝青混合料路用性能的試驗驗證分析提供合理的參考。

【關鍵詞】瀝青混合料；路用性能；試驗檢測

引言

瀝青路面由于具有施工技術成熟、行車舒適安全以及養護維修方便等特點，在我國公路工程中得到了廣泛的應用。然而隨著公路交通量的不斷增長以及重載交通的增加，瀝青路面早期損壞越發嚴重，造成了路面使用壽命的降低。為了提高瀝青路面施工質量，控制路面早期病害問題，延長瀝青路面使用壽命，必須在瀝青混合料的設計階段就及早入手，加強混合料設計中各項路用性能試驗驗證，以確保瀝青路面材料各項性能符合路面實際情況，改善瀝青路面路用性能。

1.瀝青路面的常見破壞類型及成因分析

（1）瀝青路面的疲勞開裂。瀝青路面在自然環境下經過車輪荷載的反復作用，長期處于應力交迭變化的狀態，在荷載重復作用一定次數以后，就會造成瀝青路面結構強度的下降，在瀝青路面出現疲勞開裂問題。瀝青路面的疲勞裂縫形式主要有單一裂縫、塊狀裂縫以及網狀裂縫等形式，影響疲勞開裂的影響因素主要有瀝青混合料的勁度和疲勞壽命、外部氣候溫度等自然環境條件以及交通荷載的作用。

（2）路面車轍。路面車轍主要是指瀝青路面在交通荷載的作用下在瀝青路面表面所產生的豎向變形，這種變形屬于積累變形，在高溫季節條件下很容易發生。造成瀝青路面車轍的影響因素多種多樣，集料、瀝青、混合料的級配、交通荷載、自然環境條件、瀝青路面施工工藝等，都是造成瀝青路面出現車轍問題的原因。

（3）瀝青路面低溫開裂。瀝青路面在外界溫度下降的情況下，瀝青混合料會出現收縮問題，特別是在瀝青路面溫度降低速率較快的條件下，瀝青混合料中瀝青的粘度降低、彈性上升，瀝青路面中的溫度收縮應力會由于松弛性能的下降出現累積效應，造成瀝青路面出現開裂問題。瀝青路面低溫抗裂性能的影響因素較多，在材料方面主要有瀝青材料的性質、集料的吸水性與凍融損失、瀝青含量、瀝青混合料的空隙率等因素；在外部環境方面主要有溫度、降溫速率以及瀝青老化性能，在路面結構方面主要有路面寬度、路面厚度、路基類型以及施工裂縫等幾方面的因素。

（4）瀝青路面水損害。瀝青路面水損害主要是由于瀝青路面存在著一定的空隙，當水分滲入瀝青路面以后，在外部荷載的作用下，會對瀝青路面空隙中的水分產生動水壓力，在交通荷載的反復作用下會形成真空泵吸，水分對集料與瀝青的結合界面造成持續沖刷，最終造成瀝青與集料粘附性的降低，導致瀝青路面出現松散、唧漿以及坑槽等一系列問題。瀝青路面水損害的影響因素主要有瀝青與集料的粘附性能、瀝青混合料的配比設計以及瀝青路面的排水情況等。

2.瀝青路面的路用性能試驗檢測評價

2.1瀝青混合料的疲勞試驗

對于瀝青混合料的疲勞試驗，目前在國際上并沒有統一的標準規定，試驗方法種類較多，主要有簡單彎曲試驗、單軸實驗、間接拉伸試驗、三軸試驗、斷裂力學實驗和輪轍試驗，其中應用最多的試驗方法是小梁重復彎曲試驗。采用瀝青混合料小梁彎曲疲勞試驗，一般采取中點加載的試驗檢測手段，制備尺寸為250mm×40mm×40mm的試件，試驗溫度大多選擇瀝青路面疲勞當量溫度15℃，試驗加載應力通過破壞試驗確定，應力比一般取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6，通過對小梁試件加載過程中的應力應變響應進行分析，計算確定小梁中點處底面的彎拉應力和彎拉應變。對于瀝青混合料的疲勞特性的評價，則主要是通過達到破壞時重復荷載的作用次數進行抗疲勞開裂性能的表征。

2.2瀝青混合料永久變形試驗

評價瀝青混合料永久變形的試驗主要有車轍試驗、蠕變試驗、三軸試驗、漢堡車轍試驗等試驗手段，其中車轍試驗應用最多，主要是通過制作板塊試件并于試驗設備中的車輪往復運動，通過車輪的壓密、剪切以及推移，測試混合料的抗永久變性能力，由于試驗檢測方法簡單，結果直觀，而且與瀝青混合料車轍的相關性較好，因而應用較多。采用車轍試驗，需要制備尺寸為300mm×300mm×50mm的車轍板試件，試驗荷載為0.7Kpa，通過計算動穩定度與相對變形評價混合料的抗永久變形能力。

2.3瀝青混合料低溫抗裂性能評價試驗

現階段評價瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法主要有約束試件溫度應力試驗和低溫彎曲試驗，由于低溫彎曲試驗能夠準確的測定試件在彎曲試驗過程中的應力應變曲線以及瀝青混合料破壞時的能量，因此主要用于評價瀝青混合料的低溫性能。對于低溫彎曲試驗，試驗溫度主要有-20℃、-10℃、0℃三個溫度，試驗的加載速率為50mm/min，制備的試件尺寸為250mm×30mm×35mm的小梁試件。通過對試驗加載過程中應力應變響應的采集分析，進而對瀝青混合料的低溫抗裂性能作出評價判斷。

2.4瀝青混合料水穩定性評價試驗

對于瀝青混合料水穩定性的評價，試驗方法較多，主要有浸水馬歇爾試驗、浸水抗壓強度試驗、浸水劈裂試驗等，其中我國規范中推薦使用的是凍融劈裂試驗與浸水車轍試驗。浸水馬歇爾試驗主要是擊實成型兩組馬歇爾試件，一般每組不少于4個，之后一組在60℃的恒溫水浴條件下浸水30-40min，另一組則在60℃的恒溫水浴條件下浸水48h，之后分別測定計算兩組試件的穩定度平均值，MS1和MS2，進而以兩者比值計算浸水殘留穩定度MS0，評價瀝青混合料的水穩定性。凍融劈裂試驗主要是通過劈裂強度比TSR來評價瀝青混合料的水穩定性，劈裂強度比越大表明瀝青混合料的水穩定越好。在試驗該過程中首先雙面擊實50次，成型兩組馬歇爾試件。選擇一組并在98.3-98.7Kpa的真空條件下浸水抽真空15min，之后常壓浸水放置30min；然后取出裝入塑料袋中在-18℃的條件下冷凍16h，在冷凍結束后立即放入60℃恒溫水浴之中保溫24h，置于25℃的恒溫水浴中恒溫2h；對另一組試件不做冷凍處理，與第一組共同放入25℃的恒溫水浴中恒溫2h，然后利用馬歇爾試驗儀和劈裂壓條，分別測定凍融組和非凍融組的劈裂強度RT1和RT2，即為劈裂強度比TSR，進而評價混合料的水穩定性能。

3.結語

路用性能驗證是瀝青混合料設計階段的關鍵環節，對于瀝青路面后期的使用性能與使用壽命也具有重要的影響。在瀝青路面路用性能的試驗驗證過程中，技術人員應當根據不同瀝青混合料的類型，合理的確定驗證方法以及控制標準，進而確保瀝青混合料的路用性能，為提高瀝青路面的建設施工質量提供良好的基礎。

參考文獻：

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