浸水程度对沥青路面水稳性的影响及处理措施

张允阁，李湾湾

（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

随着沥青路面使用率及交通荷载的持续增加，沥青路面病害的治理成为道路工作者的重点研究对象［1－3］，如：杨耀辉等通过对沥青混凝土水稳定性影响因素的分析，表明沥青用量对沥青混凝土水稳定性的影响较小［4］；纪方利研究了盐分对纤维沥青混合料水稳定性的影响，表明盐溶液能够降低其水稳定性，掺聚酯纤维的沥青混合料的水稳定性最好［5］；吴金荣等研究了聚酯纤维掺量和冻融循环对沥青混合料水稳定性影响，表明聚酯纤维的最佳掺量为0．2%，且随着冻融循环次数的增加，沥青混合料的水稳定性逐渐降低［6］；刘培荣研究了空隙率对高黏弹混合料水稳定性的影响，表明每种级配的高黏弹沥青混合料均存在一个适宜的空隙率范围，在该范围内混合料具备较强的抗水损害能力［7］。上述大多是在不同外部条件下对沥青混合料的水稳定性进行的，很少有对不同浸水程度的沥青路面水损害进行系统性研究［8－11］。此外，在沥青路面水损害的治理技术中，除了掺加纤维及各种添加剂外，微表处技术已经相对成熟且应用较多，但目前关于其对不同浸水程度水损害的治理研究仍较少［12－16］。

鉴于此，为了研究浸水程度对沥青路面水稳定性的影响及采用微表处措施后路面的改善情况，本文以AC－10级配为研究对象，采用马歇尔击实方法成型试件进行磨光试验及稳定度试验，浸水温度分别设置为25℃及50℃，浸水程度分为未浸水、干湿循环及饱水3个等级，以质量损失率及稳定度为评价指标，分析不同浸水程度试件的水稳定性变化规律及微表处措施对水损害现象的改善效果。研究成果可供后期研究参考，且具有工程实际意义。

1 原材料及试验方案

1．1 原材料

沥青采用河南省三门峡市某公司生产的SBS改性沥青，其技术指标符合规范要求。粗集料采用河南省三门峡市某石料厂生产的角闪岩碎石，其技术性质符合规范要求。细集料采用河南省三门峡市某石料厂生产的石灰岩碎屑，其技术性质符合规范要求。矿粉采用河南省三门峡市某碎石厂加工生产的的石灰岩矿粉，其技术性质符合规范要求。微表处试件的改性乳化沥青由河南省洛阳市某研究院提供，其技术指标见表1。其余原材料与普通试件的相同。

表1 改性乳化沥青技术指标

1．2 矿料级配

本文选用AC－10级配为研究对象，未处理试件所采用的矿料级配见表2，径微表处处理的试件所采用的矿料级配见表3。

表2 普通沥青混合料矿料级配

表3 微表处沥青混合料矿料级配

1．3 试验方案

为了研究浸水程度对沥青路面水稳定性的影响及采用微表处措施后的改善情况，本文以AC－10级配为研究对象，采用马歇尔击实方法成型试件进行磨光试验及稳定度试验，浸水温度分别设置为25℃及50℃，浸水程度分为未浸水、干湿循环及饱水3个等级，磨光试验时的循环次数设置为0～100次，以10次循环为步长称取试件的质量，计算其质量损失率，同时测试其稳定度。为确保试验数据的可靠性，每个数据皆由6个试样取平均值获得，磨光试验之前需要称取每个试件的初始质量。本次试验中一个循环指的是：滚动碾压500次及滑动摩擦50次。未浸水试件一个循环后直接放入指定恒温箱；干湿循环试件试验前先进行洒水操作，循环一次后将试件放入指定恒温箱直至干燥；饱水试件试验前应充分浸水，一个循环试验后，直接将试件放入恒温水箱。10次碾压摩擦循环后，称取试件质量，观察表面破损情况，分析不同的浸水程度对沥青路面水稳定性的影响。

本文采用微表处技术改善沥青路面水损害现象，为了探究微表处对水损害现象的改善效果，按照上述试验方法（浸水温度25℃），对进行微表处措施处理后的试件进行碾压摩擦循环试验，测试其相应的质量损失率及稳定度；最后与未进行处理试件的试验结果进行对比，分析微表处处理措施对沥青路面水损害的改善效果。

2 浸水程度对沥青路面水稳定性的影响

2．1 未处理试件不同浸水程度的水稳定性

根据上述试验方案，测试不同浸水程度（水温设置为25℃和50℃）的试件在相同循环次数下的质量损失率及稳定度，测试结果分别见表4、5及图1～3。

表4 不同循环次数及浸水程度试件的质量损失率 %

表5 不同循环次数及浸水程度试件的稳定度

图1 不同浸水程度试件的质量损失率随循环次数增加的变化规律

图2 不同浸水程度试件的稳定度随循环次数增加的变化规律

图3 150次循环试验后不同浸水程度试件的稳定度对比

由表4及图1可知：无论是25℃浸水温度还是50℃浸水温度，不同浸水程度试件的质量损失率均随循环次数的增加呈增大趋势，未浸水试件的质量损失率较小，不超过1%；25℃浸水温度下，干湿循环试件的质量损失率最大，50℃浸水温度下，饱水试件的质量损失率最大；干湿循环试件的质量损失率大于未浸水试件，且在循环次数达到90次之后，50℃浸水温度下试件的质量损失率增幅变大，25℃浸水温度下试件的质量损失率呈缓慢增加趋势；当循环次数小于90次时，25℃及50℃浸水温度下，饱水试件的质量损失率基本一致，当循环次数大于90次时，50℃浸水温度下饱水试件的质量损失率增加幅度明显大于25℃浸水温度。

由表5及图2可知：同一浸水程度下，50℃试件的马歇尔稳定度小于25℃试件；且未浸水试件的马歇尔稳定度随循环次数的增加呈较小增加趋势，而干湿循环试件及饱水试件的马歇尔稳定度皆随循环次数的增加呈下降趋势，饱水试件的下降趋势更为明显，当循环次数超过110次时，试件稳定度不再有明显变化。

由图3可知，经过150次循环试验后，同一浸水温度下，马歇尔试件的稳定度由大到小依次为：未浸水、干湿循环、饱水，25℃干湿循环试件及饱水试件的稳定度分别下降至未浸水试件的92%、86%。50℃干湿循环试件及饱水试件的稳定度分别下降至未浸水试件的94%、81%。

2．2 微表处试件不同浸水程度的水稳定性

不同浸水程度（水温设置为25℃）的试件在相同循环次数下的质量损失率及稳定度测试结果分别见表6、7及图4、5。

表6 不同循环次数及浸水程度试件的质量损失率 %

表7 150次循环试验后不同浸水程度试件的稳定度

由表6及图4可知：无论是普通未处理试件还是微表处试件，不同浸水程度试件的质量损失率随循环次数的增加均呈增大趋势，且未浸水试件质量损失率的变化规律几乎一样；微表处对不同浸水程度试件的水损害处理效果由好到差依次为：干湿循环、饱水、未浸水；沥青路面水损害大多是因为干湿循环造成的，因此微表处措施可以在很大程度上降低沥青路面的水损害。

图4 不同浸水程度试件的质量损失率随循环次数增加的变化规律

图5 未处理及微表处不同浸水程度试件的稳定度对比

由表7及图5可知，经过150次循环试验后，普通试件及微表处试件的稳定度均随着浸水程度的加深而降低，但与普通未处理试件相比，微表处处理后的试件的稳定度得到很大程度的提升，未浸水、干湿循环及饱水试件的稳定度分别提升了45%、53%、26%。可见，采用微表处措施对干湿循环试件稳定度的提升效果最好。

3 结 语

（1）不同浸水程度试件的质量损失率随循环次数的增加均呈增大趋势，而未浸水试件的质量损失率不超过1%；25℃浸水温度下，干湿循环试件的质量损失率最大，50℃浸水温度下，饱水试件的质量损失率最大；循环次数大于90次时，50℃浸水温度下干湿循环试件的质量损失率增幅变大，25℃浸水温度下呈缓慢增加趋势；当循环次数小于90次时，25℃及50℃浸水温度下，饱水试件的质量损失率基本一致，当循环次数大于90次时，50℃浸水温度下饱水试件的质量损失率增加幅度明显大于25℃浸水温度。

（2）同一浸水程度下，50℃试件的马歇尔稳定度小于25℃试件；当循环次数超过110次时，试件稳定度不再有明显变化；150次循环试验后，同一浸水温度下马歇尔试件的稳定度由高到低依次为未浸水、干湿循环、饱水；25℃干湿循环试件及饱水试件的稳定度分别下降至未浸水试件的92%、86%；50℃干湿循环试件及饱水试件的稳定度分别下降至未浸水试件的94%、81%。

（3）未处理普通试件及微表处试件未浸水时，质量损失率变化规律几乎一样；150次循环试验后，与未处理试件相比，采用微表处措施的未浸水、干湿循环及饱水试件的稳定度分别提升了45%、53%、26%。采用微表处措施对干湿循环试件稳定度的提升效果最好。