溫拌瀝青混合料的半圓彎抗與水敏感性試驗研究

丁攀

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

疲勞破壞和水損害依然是瀝青路面重要的破壞類型之一[1，2]。對于溫拌瀝青這種綠色筑路材料，其疲勞破壞和水損害究竟如何，依然是需要探索研究的課題。多數國家規范中都將疲勞性能作為路面結構的重要設計指標，但是，國內外道路工作者采用不同研究方法進行了多種疲勞開裂模擬試驗以獲取預測路面疲勞壽命時缺乏容易獲取的疲勞斷裂參數[3]。近年來，由于半圓彎抗（SCB）試驗因其試件來源的廣泛性和制作的方便性越來越受到關注，特別是該試驗可以采用路面芯樣作為研究對象，一些道路工程領域的研究者開始采用這種方法來研究混合料的疲勞性能[4]。與此同時，溫拌瀝青降低瀝青混合料拌和與壓實溫度的技術特點使其水穩定性問題較熱HMA 更復雜[5]。WMA 作為一種節能減排的綠色筑路技術得到廣泛關注的同時，其水穩定性目前仍是業界擔憂的問題，這也是溫拌瀝青技術普及不高的關鍵因素之一。為此，本研究依托工程項目對溫拌瀝青混合料現場芯樣進行半圓彎抗與水敏感性試驗研究，以期為客觀評價溫拌瀝青混合料的路用性能提供借鑒。

1 原材料

采用的8 種溫拌瀝青混合料（WMA）是由三個現場項目提供。這三個現場項目中所選的八種瀝青混合料的參數如表1所示。所用瀝青膠結料的等級有兩種，分別為PG 70-22 和PG 76-22，集料公稱最大粒徑為19.0mm或12.5mm，都符合要求的標準。在每一個項目中，加入一個熱拌瀝青混合料，作為對照組。

2 WMA 施工質量評價

表1 瀝青混合料參數

2.1 半圓彎抗試驗

采用SCB 試驗評價瀝青混合料的斷裂性能，SCB 試驗裝置及示意圖如圖1和圖2所示。SCB 試驗在25℃的環境下進行，橫梁以0.5mm/min 的恒定速率加載，直到試件斷裂破壞，并在試驗過程中持續記錄荷載與形變的數據。在SCB試驗中，瀝青混合料試件采用旋轉壓實儀（SGC）以（7±0.5）%的空隙率壓實，每組三塊試件，其空隙率應保持一致。

本試驗采用斷裂延度JC(稱J 積分的臨界值)，描述瀝青混合料的斷裂性能，高Jc 值的瀝青混合料抗裂性能好。

式中：Jc是斷裂延度（kJ/mm2）；b 是試件厚度（m）；a 是預割裂痕深度（m）；U 是通過荷載位移曲線獲得的達到試件破壞時的應變能（kJ）；ΔU/Δα 是應變能和預割裂痕深度的變化率。用上述公式確定Jc值，需要在半圓彎抗試驗中采用至少兩個不同的預割裂痕深度，以確定應變能和裂痕深度的變化率（ΔU/Δα）。試驗時對25.4mm，31.8mm 和38mm 預割裂痕深度的試件進行半圓彎抗試驗，以增加斜率ΔU/Δα 的準確性。

表2 混合料級配

圖1 半圓彎抗試驗裝置

圖2 半圓彎抗試驗裝置示意圖

2.2 水穩定性試驗

采 用 改 進Lottman 試 驗（AASHTO T283）評 價WMA 的水穩定性。兩組試件在兩種不同的條件下進行試驗，第一組為非條件試驗，在25℃水浴中保溫2h 后測試其間接拉伸強度ITS1，第二組為條件試驗，首先將試件部分真空飽水后，在-18℃條件下凍融16h，然后在60℃水浴中浸泡24h 解凍，最后在25℃水浴中保溫2h 后測試其間接拉伸強度ITS2。條件試驗與非條件試驗的間接拉伸強度比即為TSR，以TSR 為指標評價瀝青混合料的水穩定性。

3 結果與討論

3.1 半圓彎抗試驗分析

對應變能和預割裂痕深度進行最小二乘擬合得到試件的斷裂延度Jc，結果如圖3所示。

圖3 應變能和裂痕深度變化率

圖4 半圓彎抗試驗結果

半圓彎抗試驗結果如圖4所示。與相應的HMA 比較，WMA 表現出相近或更高的Jc值。在LA 10 項目中，WMA 表現出與HMA 相近的抗斷裂性能。然而，US 90和US 61 項目中，WMA 表現出比HMA 具有更好的抗斷裂性能。在三個現場項目中，WMA 的Jc值都小于或等于0.5kJ/m2，符合相關標準。但是，US 90 和US 61 項目中的HMA 不符合這個標準。綜上所述，WMA 技術的使用提高了瀝青混合料的抗斷裂性能。

3.2 水穩定性試驗分析

圖5 修正 Lottman 試驗結果

圖5給出瀝青混合料的平均TSR 值。在LA 10 項目中，添加了Evotherm 的瀝青混合料TSR 值小于80%，沒有達到相關規程中中TSR 最低標準。總體來看，除了LA 10 項目之外，WMA 和HMA 的TSR 值沒有發現顯著差異。雖然LA 10 項目中WMA 的TSR 較低，但所有條件間接拉伸（IDT）強度均等于或大于689.48KPa，平均值為1022.49KPa。

4 結語

1）與相應的HMA 比較，WMA 表現出相近或更高的Jc值，WMA 技術的使用提高了瀝青混合料的抗斷裂性能。

2）溫拌瀝青混合料和普通熱拌瀝青混合料的水敏感性沒有顯著差異。

3）本研究樣本量有限，且均為現場采集樣本進行實驗得到的結果，變異性較大，建議室內成型試件或采取更好地施工控制手段得到樣本進行實驗，以更客觀評價溫拌瀝青的疲勞與水敏感性。

中國建材總院2018年四月西北三家院所經營工作會議在西安院順利召開

5月21日，中國建材總院2018年四月西北三家院所經營工作會議在西安院順利召開，中國建材總院院長姚燕主持會議。參加此次會議的有中國建材集團科技管理部副主任鄒宇知、中國建材總院副總會計師、財經資產部部長楊京紅、中國建材總院投資與企管部副部長酆綱，以及西安院、咸陶院、鐘表所的班子成員及財務負責人。

會上，西北三家院所的主要負責人分別就企業2018年1-4月的經營情況進行了匯報；楊京紅副總會計師對集團及總院1-4月經營工作情況進行了簡要介紹，對西北三家院所經營情況和指標進行了總結分析，對集團降杠桿減負債、壓控兩金以及集團公司5月10日月度經營會有關要求和財務基礎管理要求進行了傳達；酆綱副部長對西北三家院所壓減工作及企業管理提出了進一步的要求并進行了說明。

姚燕院長在聽取西北三家院所的匯報后進行了點評并做了重要講話，她強調：一是要各單位切實落實5+10KPI指標，弄清問題，采取措施，減少負面數值，增加正面數值，分項做好落實；二是希望各單位半年的經營指標能達到要求，爭取要好于去年；三是各單位要抓經營和業務，特別是要注重抓新業務；四是各單位一把手要抓經營、抓財務、會看報表，透過報表分析下級企業；五是要繼續認真學習習近平新時代中國特色社會主義思想，維護習近平總書記核心地位、維護黨中央權威和集中統一領導，全面貫徹落實黨的十九大各項決策部署，自覺用黨的十九大精神武裝頭腦、指導實踐、推動工作。會議最后她還強調：集團巡視組已經入駐中國建材總院，各單位要認真對待，把此次巡視工作當做一次政治體檢，把接受巡視的過程作為經受組織考驗、加強黨性鍛煉、自我完善提高、推動實際工作的過程。各單位要與巡視組同向努力，以高度的政治自覺完成好此次巡視任務。