AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

靳樹平

（甘肅興隴工程監(jiān)理咨詢有限公司，甘肅 蘭州730000）

AC-13型瀝青混合料劈裂強度在室溫下快速測定研究

靳樹平

（甘肅興隴工程監(jiān)理咨詢有限公司，甘肅 蘭州730000）

瀝青混合料劈裂強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命，并關(guān)系到路面的維修應(yīng)用。為了控制施工現(xiàn)場混合料劈裂強度值，并實現(xiàn)現(xiàn)場實驗室快速檢測，在本次研究中以不同空氣浴養(yǎng)生試件模擬現(xiàn)場試驗室溫度環(huán)境測試其劈裂強度值與標準試驗15℃劈裂強度作對比，得出快速檢測的數(shù)值公式。

瀝青混合料；15℃劈裂強度；擬合函數(shù)

瀝青混合料強度直接影響著瀝青路面的路用性能和使用壽命，并關(guān)系到路面的維修應(yīng)用［1］。瀝青混合料強度不足，路面極易發(fā)生破壞。就瀝青路面的溫縮裂縫而言，裂縫的發(fā)生于瀝青混合料的低溫抗裂性能直接相關(guān)，故控制瀝青混合料的質(zhì)量對于減少和防止溫縮裂縫的發(fā)生有著極為重要的意義。

自20世紀60年代加拿大率先對瀝青混凝土面層的低溫收縮開裂以來，路面抗裂與材料低溫性能指標一直是國際道路學(xué)術(shù)界的重要研究內(nèi)容［2］。到目前為止，國內(nèi)外也研究出測定許多瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法，主要包括：等應(yīng)變加載破壞試驗（間接拉伸試驗、彎曲、壓縮試驗）、直接拉伸試驗、彎曲拉伸蠕變試驗、受限試件溫度應(yīng)力試驗、三點彎曲J積分試驗、CN積分試驗、收縮系數(shù)試驗、應(yīng)力松弛試驗等［3］。目前我國在《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTGE20-2011中將劈裂試驗（間接拉伸試驗）、收縮系數(shù)試驗和彎曲蠕變試驗作為標準的評定方法。但在道路現(xiàn)場一般采用劈裂試驗對瀝青混合料低溫抗裂性能進行檢測。故對于在建道路，探討如何在現(xiàn)場實驗室快速檢測瀝青混合料劈裂強度對控制瀝青混合料的質(zhì)量有著重要意義。

1　試驗方案

依據(jù) 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTGE20-2011中瀝青混合料劈裂試驗 （T0716-2011），劈裂試驗要將試件在15±0.5℃浸泡不少于1.5h或恒溫空氣箱不少于6h。這個試驗條件對于現(xiàn)場試驗室檢測來說是很漫長的。

為了提高現(xiàn)場試驗室檢測瀝青混合料劈裂強度的效率，本次基于室內(nèi)試驗，模擬現(xiàn)場室內(nèi)溫度在室溫下直接測試瀝青混合料劈裂強度并與試驗規(guī)程中要求的試驗條件下測定的值進行對比。

2　試驗結(jié)果分析

本次研究采用AC-13型瀝青混合料。原材料各項指標均符合道路使用要求。本次研究按照標準方法制作了雙面各擊實75次的馬歇爾試件，每組4個試件，然后分別進行不同試驗溫度（空氣浴）的劈裂強度試驗。試驗結(jié)果見表1。

表1　不同試驗溫度（空氣浴）劈裂強度試驗結(jié)果

根據(jù)試驗結(jié)果繪制出瀝青混合料劈裂強度的擬合溫度曲線（指數(shù)、對數(shù)、線性函數(shù)），擬合函數(shù)具體信息見表2。

表2　AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度擬合曲線

通過三種函數(shù)擬合發(fā)現(xiàn)，指數(shù)函數(shù)的相關(guān)性最好，擬采用該指數(shù)函數(shù)進行擬合分析。

圖1　AC-13型瀝青混合料劈裂強度與溫度曲線

從圖1可以看出，AC-13型瀝青混合料劈裂強度值隨著溫度的升高而逐漸降低，降幅是由大變小。主要是因為隨著溫度的升高，瀝青的粘度降低以及瀝青與集料粘結(jié)力降低，導(dǎo)致劈裂強度的降低。對于溫度達30℃以上，劈裂強度與溫度的關(guān)系曲線趨于平緩，降幅很小，主要是因為溫度達到一定值后，瀝青粘度以及瀝青與集料粘結(jié)力基本不能抵抗劈裂的剪切力，只有集料之間的嵌擠作用來抵抗剪切力。

根據(jù)其變化趨勢，用指數(shù)函數(shù)擬合，得出了AC-13型瀝青混合料劈裂強度值與溫度的函數(shù)關(guān)系：

Y=5.719e-0.07X

R2=0.996

Y─劈裂強度/MPa

X─溫度/℃

R2─相關(guān)系數(shù)

由相關(guān)系數(shù)可知，擬合出來的曲線與實際關(guān)系具有良好的相關(guān)性，對于不同材料的瀝青混合料有著不同的函數(shù)關(guān)系，但基本趨勢是一致的。因此把本次擬合曲線簡化為：

Y=a2ebX

a，b─材料系數(shù)

由于規(guī)范上要求以15℃劈裂強度為參考值，在本次研究中對于15℃水浴養(yǎng)生和15℃空氣養(yǎng)生測試結(jié)果（2.066/2.046）作了對比，兩者結(jié)果基本一致。故在本次研究中以其他溫度的劈裂強度與15℃空氣浴養(yǎng)生劈裂強度的比值與溫度的關(guān)系進行曲線擬合。結(jié)果見表3，如圖2所示。

表3　不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

圖2　不同空氣溫度與15℃空氣浴劈裂強度比值

擬合結(jié)果表明：不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值與溫度有著良好的指數(shù)函數(shù)曲線關(guān)系。

3　結(jié)論

由以上試驗及其數(shù)據(jù)分析可知，瀝青混合料劈裂強度隨著溫度的身高而降低，并把保持著良好的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，為了提高現(xiàn)場試驗室檢測劈裂強度的效率，本次研究建議以室內(nèi)不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值來換算瀝青混合料的15℃劈裂強度值。換算公式如下：

R15=RT/A

R15─15℃劈裂強度/MPa

RT─溫度為T時的劈裂強度

A─相關(guān)系數(shù)

針對相關(guān)系數(shù)可根據(jù)瀝青粘度曲線、瀝青與集料粘附性等作為參考，同時以本次試驗研究中不同溫度劈裂強度與15℃劈裂強度的比值作為參考值，可采取A=2.768e-0.07T計算得出。

同時，寄希望于實際工程經(jīng)驗，結(jié)合甘肅本地區(qū)特點，在以后的研究中多研究一些因素，得出不同瀝青混合料劈裂強度的快速檢測方法。

［1］彭勇，孫立軍.瀝青混合料劈裂強度的影響因素［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2007，37（6）.

［2］賈敬鵬.高性能瀝青混合料低溫抗裂性能研究［D］.重慶∶重慶交通大學(xué)，2008.

［3］沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能［M］.北京∶人民交通出版社，2011.

［4］公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］.JTGE20-2011.

P632+.6