AC-13型沥青混合料劈裂强度在室温下快速测定研究

2016-11-03靳树平

甘肃科技 2016年12期

关键词：指数函数试件沥青

靳树平

（甘肃兴陇工程监理咨询有限公司，甘肃兰州730000）

AC-13型沥青混合料劈裂强度在室温下快速测定研究

靳树平

（甘肃兴陇工程监理咨询有限公司，甘肃兰州730000）

沥青混合料劈裂强度直接影响着沥青路面的路用性能和使用寿命，并关系到路面的维修应用。为了控制施工现场混合料劈裂强度值，并实现现场实验室快速检测，在本次研究中以不同空气浴养生试件模拟现场试验室温度环境测试其劈裂强度值与标准试验15℃劈裂强度作对比，得出快速检测的数值公式。

沥青混合料；15℃劈裂强度；拟合函数

沥青混合料强度直接影响着沥青路面的路用性能和使用寿命，并关系到路面的维修应用［1］。沥青混合料强度不足，路面极易发生破坏。就沥青路面的温缩裂缝而言，裂缝的发生于沥青混合料的低温抗裂性能直接相关，故控制沥青混合料的质量对于减少和防止温缩裂缝的发生有着极为重要的意义。

自20世纪60年代加拿大率先对沥青混凝土面层的低温收缩开裂以来，路面抗裂与材料低温性能指标一直是国际道路学术界的重要研究内容［2］。到目前为止，国内外也研究出测定许多沥青混合料低温抗裂性能的试验方法，主要包括：等应变加载破坏试验（间接拉伸试验、弯曲、压缩试验）、直接拉伸试验、弯曲拉伸蠕变试验、受限试件温度应力试验、三点弯曲J积分试验、CN积分试验、收缩系数试验、应力松弛试验等［3］。目前我国在《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011中将劈裂试验（间接拉伸试验）、收缩系数试验和弯曲蠕变试验作为标准的评定方法。但在道路现场一般采用劈裂试验对沥青混合料低温抗裂性能进行检测。故对于在建道路，探讨如何在现场实验室快速检测沥青混合料劈裂强度对控制沥青混合料的质量有着重要意义。

1　试验方案

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011中沥青混合料劈裂试验（T0716-2011），劈裂试验要将试件在15±0.5℃浸泡不少于1.5h或恒温空气箱不少于6h。这个试验条件对于现场试验室检测来说是很漫长的。

为了提高现场试验室检测沥青混合料劈裂强度的效率，本次基于室内试验，模拟现场室内温度在室温下直接测试沥青混合料劈裂强度并与试验规程中要求的试验条件下测定的值进行对比。

2　试验结果分析

本次研究采用AC-13型沥青混合料。原材料各项指标均符合道路使用要求。本次研究按照标准方法制作了双面各击实75次的马歇尔试件，每组4个试件，然后分别进行不同试验温度（空气浴）的劈裂强度试验。试验结果见表1。

表1　不同试验温度（空气浴）劈裂强度试验结果

根据试验结果绘制出沥青混合料劈裂强度的拟合温度曲线（指数、对数、线性函数），拟合函数具体信息见表2。

表2　AC-13型沥青混合料劈裂强度与温度拟合曲线

通过三种函数拟合发现，指数函数的相关性最好，拟采用该指数函数进行拟合分析。

图1　AC-13型沥青混合料劈裂强度与温度曲线

从图1可以看出，AC-13型沥青混合料劈裂强度值随着温度的升高而逐渐降低，降幅是由大变小。主要是因为随着温度的升高，沥青的粘度降低以及沥青与集料粘结力降低，导致劈裂强度的降低。对于温度达30℃以上，劈裂强度与温度的关系曲线趋于平缓，降幅很小，主要是因为温度达到一定值后，沥青粘度以及沥青与集料粘结力基本不能抵抗劈裂的剪切力，只有集料之间的嵌挤作用来抵抗剪切力。

根据其变化趋势，用指数函数拟合，得出了AC-13型沥青混合料劈裂强度值与温度的函数关系：

Y=5.719e-0.07X

R2=0.996

Y─劈裂强度/MPa

X─温度/℃

R2─相关系数

由相关系数可知，拟合出来的曲线与实际关系具有良好的相关性，对于不同材料的沥青混合料有着不同的函数关系，但基本趋势是一致的。因此把本次拟合曲线简化为：

Y=a2ebX

a，b─材料系数

由于规范上要求以15℃劈裂强度为参考值，在本次研究中对于15℃水浴养生和15℃空气养生测试结果（2.066/2.046）作了对比，两者结果基本一致。故在本次研究中以其他温度的劈裂强度与15℃空气浴养生劈裂强度的比值与温度的关系进行曲线拟合。结果见表3，如图2所示。