沥青混合料高温稳定性的测试方法

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、引言

沥青混合料是矿物骨料和沥青粘合剂的混合物。按组成材料的成分和结构构造，将材料级配分为连续、不连续两种级配类型。根据矿物集料的级配的组成和压实后的剩余孔隙率大小，可分为密、半公开和开级配。根据矿粒粒径的大小，可分为以下几类：特粗、粗粒、中粒、砂粒式等沥青混合料。根据施工温度又可以分为热拌热铺和常温沥青混合料。由于沥青混合料是一种粘弹性材料，温度及荷载作用的时间对其材料的物理力学性质都有着重大的影响。

因此，对于沥青混合料设计而言，高温性能的试验研究和评价指标的选择就显得尤其重要。

二、沥青混合料高温稳定性试验方法

(一)单轴静载蠕变试验

试件的变形通过试验可直接求得，变形包括了弹性、粘性、粘弹性的综合作用，符合实际工程的具体情况，满足应用的需求。

(二)车辙试验

1.沥青路面车辙影响因素。路面车辙受到各种条件因素的影响，主要有材料、环境、荷载、路面结构和施工等方面。

2)材料参数

(1)沥青性质。许多试验都表明，不同的沥青对车辙有着不同的影响，车辙受到沥青种类的的影响。佐治亚州的加载车轮试验结果体现了：与标准混合料相比，各种类型的改性沥青混合料在车辙深度方面上均有所降低。

(2)集料类型、表面特性和级配。由于沥青混合料的间质结构受到骨料的表面结构和形状会影响，从而在不同的方面上影响着沥青混合料的高温稳定性的性能。国外的相关试验研究表明，混合料的级配是运用superpave体积设计法设计的，此混合料通过了限制区，混合料的抗车辙性能最好，试验温度为40℃时，劲度模量和纯剪切试验的实验值最高。从而说明了，混合料的抗车辙性能并不一定能通过级配限制区来控制。

(3)沥青用量。混合料的抗车辙性能受到沥青用量多少的影响，并且影响很大。如果沥青含量太少，沥青混合料就难以压至密实，从而使得沥青不能完全涂覆矿石颗粒的表面界面，影响了沥青混合料的之间的粘结力，导致其抗车辙性变差.。

2)环境因素

(1)温度。沥青混合料长时间暴露在高温的环境条件下，高温会使得沥青路面的强度降低，进而容易产生车辙。沥青的粘度可以体现这一性质，沥青的粘度受到温度的影响，随着温度的升高，使得沥青的粘度变小，其抗蠕变能力受到影响而下降。当受到荷载时，易产生永久剪切变形，导致沥青材料的侧向流动产生车辙。

(2)水。如果路面有积水，或者路面存在裂隙使得水分侵入路面结构内部，由于行车荷载，会使得路面结构发生水损，导致沥青材料之间的粘接力受到破坏，使得整体协调变形能力变差，从而会发生较大的车辙[2]。

3)荷载参数

(1)渠化交通。由于经济社会的发展，道路的车辆越来越多，交通量也越来越大，渠化交通已成为交通组织的主要手段，但是这一手段也导致沥青路面车辙的破坏更加严重。

(2)重载。日本的相关研究发现，车辆的超载，交通量的超量加速了道路的损坏，而且轮胎类型也对车辙有着较大的影响。

2.试验方法。由英国道路研究所(TRRL)创造的车辙试验。该方法通熟易懂，结果简单明了，并且与实际沥青混合料路面车辙具有良好的相关性。试验的标准试样在60℃，经碾压成型，尺寸大小为：300 mm×300 mm×50 mm,与一个圆形实心橡胶轮胎压力为0.7 MPa行走[3][4]。

(三)SPT试验

为了建立一种简易的方法用来确定及评价沥青混合料使用的性能，SPT才得以发展，这个可以补充和改进现有的体积设计方法。沥青混合料永久变形、疲劳和开裂的简单性能经由美国马里兰州大学Superpath模型确定和研究小组，进行了验证和测试，并启动了NCHRP 9-19计划。为了能够进行NCHRP 9-19所推荐的3个候选试验设备，进行了NCHRP 9-29计划。NCHRP 9-19项目通过大量的测试进行了比较研究了现有的测试方法和测试评估指标,。和MnRoad,Westrack和阿尔夫测试道路损坏的测量数据进行比较,得到了低温开裂、变形、以及疲劳相互联系较为密切的3个试验，并与试验指标进行组合动态模量试验组合。即为：动态模量、重复荷载、静态蠕变试验研发了SPT试验。

(四)GTM试验

回转试验机是20世纪60年代美国工程师为解决重型轰炸机机场跑道设计问题而开发的试验系统，1978年被列入美国ASTM规范。20世纪90年代，GTM的设计方法和理论被应用于现代高速公路沥青路面在车辆荷载急剧增加的情况下车辙、油水等病害的预防和设计。GTM试验是根据科学推理和应力应变原理设计的，克服了马歇尔经验法的不足，在一定的压力下对试件进行揉捏和旋转。GTM试验核心设计指标有两个:

二、结语

针对集料矿物颗粒的问题，沥青混合料的级配优化调整可以增强提高在高温条件的环境下沥青混合料路面的抗车辙的能力,但是相对于交通量大、荷载重且是在高温气候条件下的的路面工程,改良的范围有限。我们应该对生产配合比设计引起足够的重视，严格的把握控制各种相关材料的设计值，并且还要把各种误差限制在一定的范围内，不能因为误差而影响了材料的使用性能。除此之外，我们还应该严格控制沥青混凝土的施工质量,在必要的时候采用必要的技术措施阻止沥青混凝土的集料、温度离析,从而保证混合料的压实温度和压实度,确保施工质量。