沥青混合料疲劳自愈性能关键影响因素

张慧

山西施宇公路工程质量检测有限公司 山西大同 037001

影响沥青混合料自愈合性能的因素有很多，从大的方面可以分为外部因素和内部因素两大类[1]。外部因素主要就是温度和间歇时间，内部因素则包括沥青种类、级配、油石比等。只有搞清楚了沥青混合料自愈合性能的影响因素，才能从材料设计角度设计出自愈合性能良好的沥青混合料。

1 沥青混合料自愈合机理

沥青混合料的自愈行为包括两个方面，即沥青胶结料本身的自愈及其胶结料和集料粘附面的自愈。沥青混合料的自愈合是开裂的逆过程，从宏观角度把这一过程描述为裂缝的闭合和混合料强度的再获得两个过程。然而这些描述只是宏观上的描述，并不能解释裂缝愈合的真正原因，于是从微观角度提出了解释，他们提出沥青材料的自愈合主要是沥青的扩散，包括两个主要过程，一是裂缝上下界面的浸润，二是裂缝界面的沥青分子扩散到裂缝处，使沥青材料重新获得强度。

2 沥青混合料自愈合影响因素

2.1 沥青混合料自愈合外部影响因素

影响沥青混合料自愈合性能的外部因素最主要就是温度和时间。在撤去外荷载后，由于沥青混合料的粘弹性，其疲劳损伤经过一段时间会愈合，只要经历足够的间歇时间，沥青材料的裂缝都可以愈合，而较高的温度则会加速这一愈合过程。

把沥青混合料切割成小梁后分成两组，进行三点疲劳试验，一组采取连续加载的方式，另一组采取加载0．1s，间歇1s的间歇加载方式，试验结果指出采取间歇加载方式加载的小梁的疲劳寿命是采取连续加载方式小梁疲劳寿命的5-10倍，可见间歇时间对混合料愈合性能的影响。基于AC-13C级配研究间歇时间对沥青混合料疲劳寿命的影响，研究结果表明当间歇时间小于0．5s时，沥青混合料的疲劳寿命随间歇时间延长而延长，当间歇时间大于0．5s后，间歇时间不再是影响疲劳寿命的主要因素。通过研究指出，沥青混合料的疲劳寿命和间歇时间有很大关系，其疲劳寿命随间歇时间延长而增大，当试验温度为40℃，间歇时间为0．3s时，沥青混合料的疲劳寿命是连续加载时的5倍，当试验温度为25℃，间歇时间为0．5s时，这一比值达到了25。

2.2 沥青混合料自愈合内部影响因素

沥青混合料作为一种粘弹性材料，其自身能够发生自愈合行为与其自身的材料构成是紧密相关的。影响沥青混合料自愈合性能的内部因素主要有沥青胶浆性质、沥青含量、矿料级配等。

选取SK-70号沥青，基于动态剪切试验研究了老化对沥青自愈合性能的影响，结果发现老化后的SK-70沥青的自愈合性能大幅降低。姜脘还研究了聚合物改性沥青的自愈合性能，其研究结果表明加入聚合物改性剂后，沥青的自愈合性能较基质沥青有很大提高。

3 提高沥青混合料自愈合潜能措施

3.1 加入微胶囊

根据Whitel61的思想微胶囊可以用作沥青和沥青混凝土中的白愈合成分。在沥青混凝土中掺入微胶囊是恢复沥青混凝土原始性能的有效方法之一，该方法的原理是通过在环氧树脂基体中加入微囊化愈合剂（DCPD）催化化学触发剂Grubbs来实现自愈合。

3.2 电磁感应加热

根据已有的研究，足够的高温可以促进沥青的快速愈合，目前提高沥青愈合温度的最有效方法是利用电磁感应产生的能量。这种方法主要是在沥青混合料中掺入导电纤维形成电磁反应，然后进行电能向热能的转换，从而提高沥青混合料温度，促进沥青混合料自愈。

4 沥青混合料的试验检测技术

要想合理有效的将沥青混合料试验检测技术应用工程中的，相关人员要从其体积指标试验检测技术、低温性能试验检测技术、密度试验检测技术、高温稳定性试验检测技术等方面着重入手，才能提高沥青混合料试验检测技术，进而将其应用于工程中，保证工程质量。

体积指标试验检测技术：体积指标试验检测技术在沥青混合料的试验检测技术中占有主要地位。体积指标试验检测技术可以对沥青公路的体积进行计算，进而深入的分析出沥青公路材质之间可能会出现的空隙，检测其空隙率是否达到要求，是否会造成公路的坍塌。而体积指标试验检测技术主要使用双面击实 75 次的马歇尔试件进行检测，因为其试件实践性能好，而且计算的准确率高，最主要的是其试件可以试用于多种多样的环境，方便相关技术进行高效测验。

低温性能试验检测技术：该试验检测技术应用的低温是指，-10℃条件下低温弯曲试验的评价工作，需将应变破坏作为重要评价指标。这里的沥青混合料低温弯曲试验应变破坏，应根据工程所处的气候条件与施工使用的沥青混合料类型，进而提升工程施工的整体质量效果。

密度试验检测技术：沥青混合料密度的试验检测技术运用，需从准备工作入手，即先要在沥青路面上确定适用的点位进行钻芯取样。而后，就可将获取的芯样放置在 35℃的温度环境下。此时，就可避免沥青路面在高温环境下出现结构变形问题。

高温稳定性试验检测技术：高温稳定性的试验检测技术流程为：首先，经筛分试验确定级配，进而为后续的混合料最大理论密度试验提供数据准备。其次，结合以往沥青混合料的试验检测工作经验，来确定沥青混合料的最佳油石比[2]。

5 结语

（1）在影响沥青混合料自愈性的因素中：沥青种类和温度对沥青混合料自愈合能力的影响显著，沥青用量与沥青混合料自愈合能力呈正相关，休息时间与沥青混合料自愈合能力呈正相关，空隙率与沥青混合料自愈合能力呈负相关，损伤程度与沥青混合料的自愈合能力呈负相关。

（2）自愈合沥青混合料具有可行性，而由于沥青混合料组成的复杂性与所处环境的复杂性，沥青自愈合技术仍需不断实践和完善。