基于使用性能的沥青路面面层材料优化研究

文∕郑珺

1 前言

在沥青路面的实践过程中，改善沥青路面的机能并延长其寿命已变成需要思量的主要问题。运用改性沥青混合料可以很好地改善沥青路面的机能，对沥青混合料的路用性能有改良效果，同时能减少路面使用的相关花费。

本文的目标在于有效改性沥青路面上下层，利用全面的室内试验，研究了普通上下层改性沥青混合料的路用性能，并对合理的改性进行了研究，确定上下层沥青混合料。

2 基于使用性能的上面层改性沥青混合料路用性能研究

根据相关文献发现表明[1]，上层路面是沥青路面层的关键部分。上层沥青混合料是路面结构能够在温度低的条件下抵抗收缩裂缝，同时具有较好的表面功能如防滑，可见性好等性能要求。

根据上层的这些功能特性，可以为上层材料选择相应的沥青改性剂和混合料确保上层的结构和功能性能。本文比较和分析了基质沥青混合料和几种改性沥青混合料的路用性能。

2.1 上面层相关物料高温稳定性实验

沥青混合料在高温环境下承受外部荷载并减少变形的性能是高温稳定性[2]。符合马歇尔稳定性和流量值的沥青混合料能够适量的减轻车辙的影响。本节的研究对象是橡胶改性沥青，SBS 改性沥青混合料和环氧沥青混合料的性能。沥青混合料类型选择AC13 细粒沥青混合料，试验结果见表1。

表1 车辙对比试验结果

根据表1 结果，可以看出：

（1）橡胶改性的结果比普通的高了将近1.5 倍，原因在于有相当多的橡胶粉在高温的环境下弹性不受太大的影响，同时变形回复能力也很强。因此其高温稳定性更棒。

（2）SBS 改性沥青混合料的动稳定度比普通的增加了接近2 倍，变形率显著减少。这表明改性之后，增加了SBS 在高温条件下的抗流动变形能力，并显著增加了其高温稳定性。

（3）环氧树脂改性沥青的数值达到5782 次/mm，比基础沥青混合料多了3 倍多。表明环氧树脂改性后沥青混合料高温稳定性的改善结果最为显著。

（4）高温稳定性的改善效果的排序是橡胶＜SBS＜环氧树脂。

2.2 上面层改性沥青混合料低温抗裂性研究

将试件切成40mm×40mm×250mm 的梁，MTS 测试机的测试温度调整为-10℃，加载速率为每分钟50mm 。分别对几种改性沥青混合料的低温抗裂性进行试验，最大抗弯抗拉强度越小，刚度模量越大，沥青混合料的抗低温开裂性越差，但某些改性沥青混合料的弯曲拉伸应变减少。

表2 车辙对比试验结果

通过比较和分析表2，得到结果：

（1）与基础的相比，橡胶的最大弯曲拉伸应变增加10%，表明这样可以提高低温抗裂性。原因是橡胶改性后，沥青混合料在低温下具有一定的柔韧性，因此在低温下的变形能力也随之增加。

（2）SBS 极限抗弯强度增加二分之一，极限弯曲拉伸应变增加一半，而刚度模量几无变化。也就是说SBS 能够承受最大应力的程度好过基质，低温抗裂性明显改善。

（3）环氧树脂改性沥青混合料的弯曲抗拉强度和最大弯曲拉伸应变均优于基质沥青混合料，最大弯曲拉伸应变增加了25%，温度敏感性明显提高，低温抗裂性得到提高。

（4）SBS 的低温改善效果好于环氧树脂好于橡胶。

2.3 上面层改性沥青混合料水稳定性研究

评价水稳定性的方法有沉浸马歇尔试验，冻融劈裂试验和沉浸抗压强度试验等几种。根据相关的规定[3]，一般选用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。

本文对不同的上层沥青混合料的水稳定性能进行了实验，实验结果见表3。

表3 水稳定性试验结果

根据比较和分析，可以得出以下结论：

（1）橡胶、SBS 和环氧树脂三种改性沥青混合料的冻融劈裂强度分别比基体沥青混合料增加1.7%、15.2%和13.4%，表明其水稳定性能在改性之后都或多或少地受到了改善。

（2）几种改性沥青混合料的水稳定性实验性能效果比较为：SBS＞环氧树脂＞橡胶。

3 下面层材料合理改性优化分析

3.1 下面层沥青混合料路用性能研究

在本节中，在相同类型的沥青混合料和骨料的条件下，利用几种类型的实验对几种常见的改性沥青混合料和基体沥青混合料加以实验，以验证其改进效果。请参见表4。

表4 水稳定性试验结果

通过对比分析，可以知道：

（1）SBS，SEAM 和硅藻土改性沥青混合料的动态稳定性分别比基础沥青高了207%，192%和105%。高温稳定性的改善效果为：SBS 最好，SEAM 次之，硅藻土最差。

（2）SBS 和硅藻土改性沥青混合料的最大弯曲拉伸应变比基质的最大弯曲拉伸应变高42%和16%，SEAM 最大弯曲拉伸应变仅比基础沥青高3.5%。结果表明，不同改性沥青混合料对低温抗裂性的改善效果为：SBS 的最好，硅藻土次之，接缝改性沥青混合料最差。

（3）SBS 改性沥青混合料的水稳定性改善效果最好。

4 结语

上面层的试验结论：

（1）就高温稳定性改善效果而言，环氧树脂的效果最好，SBS 的次之，橡胶的最差。

（2）就低温抗裂性改善效果而言，SBS 的效果最好，环氧树脂的次之，橡胶的最差。

（3）就水稳定性改善效果而言，SBS 的效果最好，环氧树脂的次之，橡胶的最差。

下面层的试验结论：

（1）SBS 改性沥青混合料、SEAM 改性沥青混合料和硅藻土改性沥青混合料的综合路用性能评价等级分别为优、良、良。

（2）SBS 改性沥青混合料在改性的时候效果最好，但SEAM 改性沥青混合料和硅藻土也可以使用，价格低可以在偏远地区使用。