基于高溫條件下高模量瀝青路面聚合物的吸水性質(zhì)分析

賈兆蓮,張璐軍

（1.山西省公路局晉中分局,山西 晉中 030600; 2.山西工程科技職業(yè)大學(xué),山西 晉中 030619）

0 引言

高模量瀝青路面，近年來(lái)在我國(guó)公路工程中得到廣泛應(yīng)用。然而我國(guó)部分地區(qū)存在高溫、多雨等惡劣氣候環(huán)境條件，導(dǎo)致高模量瀝青路面受到水的侵蝕損害。因此，研究高模量瀝青路面在高溫條件下的吸水性質(zhì)[1]，對(duì)于提高其耐久性具有重要意義。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為AC-13、AC-16 級(jí)配的瀝青混合料，采用擊實(shí)法制作瀝青混合料馬歇爾試件，分析其在高溫條件下的吸水性能。試驗(yàn)溫度為40 ℃、60 ℃，試驗(yàn)方法為將成型好的馬歇爾試件浸入恒溫水箱中，定時(shí)取出稱重，計(jì)算其表干重、空重，然后根據(jù)公式求出吸水量、含水率。吸水量為表干重減去空重，含水率為吸水量除以總的吸水量[2]。

2 高溫環(huán)境下高模量瀝青混合料吸水特性試驗(yàn)

為研究高溫環(huán)境下的高模量瀝青混合料吸水特性，采用馬歇爾試件浸水法，對(duì)不同摻量的RA、PR.M 和BRA 瀝青混合料進(jìn)行吸水特性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，高溫下瀝青混合料的吸水率隨著溫度的升高而增大，且不同摻量的瀝青混合料的吸水率存在差異。其中，0.4%摻量RA 瀝青混合料的吸水率最低，0.45%摻量PR.M 瀝青混合料的吸水率最高，3.5%摻量BRA 瀝青混合料的吸水率介于二者之間，以AC-16 級(jí)配基質(zhì)瀝青混合料為例，其60 ℃時(shí)的吸水特性試驗(yàn)結(jié)果，見表1；基質(zhì)瀝青、BRA 瀝青混合料的含水率、吸水量試驗(yàn)結(jié)果分別見表2、表3。

表1 AC-16 級(jí)配基質(zhì)瀝青混合料吸水特性試驗(yàn)結(jié)果（60 ℃）

表2 瀝青混合料含水率與浸水時(shí)間關(guān)系

表3 瀝青混合料吸水量與浸水時(shí)間關(guān)系

從表1～3 可以看出，72.5 h、60 ℃時(shí)BRA 瀝青混合料達(dá)到100%含水率狀態(tài)，而PR.M、RA 瀝青混合料未達(dá)到。82.5 h 后吸水量基本穩(wěn)定，試驗(yàn)誤差可忽略，PR.M、RA 瀝青混合料與BRA 瀝青混合料的吸水特性相似，故不作詳述。

3 水因素試驗(yàn)指標(biāo)的確定

3.1 含水率與溫度的關(guān)系

根據(jù)表2 給出的瀝青混合料含水率與浸水時(shí)間關(guān)系得到60 ℃、40 ℃下BRA 基質(zhì)瀝青混合料的含水率變化，如圖1～2 所示，并比較兩種溫度下的變化情況[3]。如圖3所示，通過圖表分析不同溫度下瀝青混合料的吸水特性，為水因素試驗(yàn)指標(biāo)的確定提供依據(jù)。

圖1 60 ℃含水率與時(shí)間的關(guān)系

圖2 40 ℃含水率與時(shí)間關(guān)系

圖3 含水率與時(shí)間的關(guān)系

根據(jù)上述圖表可得出以下結(jié)論：

（1）60 ℃下，AC-13 級(jí)配BRA 瀝青混合料的含水率變化最大，其在72.5 h 時(shí)就達(dá)到100%含水率狀態(tài)，而其他瀝青混合料的含水率變化較小，需更長(zhǎng)的浸水時(shí)間才能達(dá)到100%含水率狀態(tài)。

（2）40 ℃下，各瀝青混合料的含水率變化很小，曲線很接近，說(shuō)明溫度對(duì)瀝青混合料的吸水特性影響較小。

（3）比較兩種溫度下的曲線可以看出60 ℃下的含水率變化比40 ℃下的含水率變化大，表明溫度越高，瀝青混合料的吸水特性越差。

（4）從表2 中可以看出，40 ℃、60 ℃下，AC-16級(jí)配和AC-13 級(jí)配在達(dá)到50%、80%、100%含水率狀態(tài)所需的浸水時(shí)間有明顯差異，說(shuō)明溫度對(duì)瀝青混合料含水率的影響顯著。

3.2 含水率與級(jí)配的關(guān)系

根據(jù)表2 繪制圖表，分析不同級(jí)配下瀝青混合料的吸水特性[4]，如圖4～7 所示，為不同溫度條件下瀝青混合料的級(jí)配與含水率的關(guān)系。

圖4 40 ℃基質(zhì)含水率與級(jí)配的關(guān)系

圖5 60 ℃基質(zhì)含水率與級(jí)配的關(guān)系

圖6 40 ℃BRA 含水率與級(jí)配的關(guān)系

圖7 60 ℃BRA 含水率與級(jí)配的關(guān)系

圖4～7 顯示了40 ℃、60 ℃時(shí)，BRA 與基質(zhì)瀝青混合料含水率、級(jí)配之間的關(guān)系，據(jù)圖可知溫度對(duì)瀝青混合料含水率的影響遠(yuǎn)大于級(jí)配。

3.3 含水率與外摻劑的關(guān)系

根據(jù)表2 數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析不同外摻劑摻量下BRA、基質(zhì)瀝青混合料的含水率變化情況。根據(jù)變化可以看出，溫度、級(jí)配相同時(shí)，外摻劑摻量對(duì)瀝青混合料的含水率影響不明顯，變化曲線幾乎重合，說(shuō)明添加外摻劑不影響瀝青混合料的吸水特性[5]。

4 結(jié)論

綜上所述，該文針對(duì)基質(zhì)瀝青、AC-13、AC-16 三種高模量瀝青混合料進(jìn)行了不同溫度、不同級(jí)配條件下的吸水特性試驗(yàn)分析，得出以下結(jié)論：

（1）含水率主要受溫度影響。溫度越高，瀝青混合料含水率增加的速度越快，達(dá)到飽和狀態(tài)的時(shí)間越短。級(jí)配對(duì)瀝青混合料含水率的影響可忽略不計(jì)。

（2）40 ℃、60 ℃下，基質(zhì)瀝青混合料及BRA 混合料的含水率與級(jí)配之間的關(guān)系曲線相似，幾乎無(wú)差異，說(shuō)明級(jí)配對(duì)于瀝青混合料含水率的影響很小。

（3）含水率與浸水時(shí)間的關(guān)系基本不受加外摻劑的影響。