冻融循环下的硅藻土/玄武岩纤维沥青混合料路用性能衰变分析

朱春凤 滕彬彬 田 伟 金玉杰 钱永梅

吉林建筑大学土木工程学院（130118）

0 引言

在季冻地区，沥青路面在冻融循环的作用下，会产生严重的早期破坏。频繁的冻融循环会使沥青混合料反复承受空隙水结冰膨胀带来的冻涨力作用，引起了沥青路面的出现松散掉粒的状况，此外，水损害则会使骨料表面的黏结剂出现剥落，从而导致沥青路面性能出现退化。由于季冻区的气候特点，沥青混合料面临严重的雨、融雪、冻融等极端天气条件循环影响，这将导致材料宏观性能受到较大影响，最终使沥青路面的服务水平和使用寿命下降。文章通过冻融循环试验，评价沥青混合料（AM）、硅藻土沥青混合料（DAM）、玄武岩纤维沥青混合料（BFAM）和硅藻土/玄武岩纤维沥青混合料（DBFAM）在冻融循环下的路用性能衰减情况。

1 试验方法

参照《沥青及沥青混合料试验规程》，文章低温冰冻选取-18℃下冻16h，高温60℃水浴8h作为融化条件，一个冻融循环为24h。进行了15次冻融循环，每3次冻融循环进行一次测试。试件采用标准马歇尔试件，每项路用性能测试试验取用4个测试试件。通过试验数据分析四种类型沥青混合料分别在不同冻融次数下的水稳、高温、低温等性能的变化规律。高温性能采用60℃的马歇尔稳定度作为评价指标，低温性能采用-10℃的劈裂抗拉强度作为评价指标，水稳定性采用25℃的劈裂抗拉强度作为评价指标[1-3]。

2 试验分析

2.1 高温稳定性能衰变

四类类沥青混合料在经受不同冻融循环次数后的稳定度损失率变化（如图1所示）。

由图1可知普通沥青混合料的高温性能降低趋势较为显著，加入硅藻土后，稳定度随冻融循环降低趋势明显减缓；玄武岩纤维掺入后稳定度的损失率与基质沥青相比略有降低；双掺硅藻土和玄武岩纤维后，稳定度损失率显著降低。损伤度排序如下:DBFAM＜BFAM＜DAM＜AM。

图1 4类沥青混合料稳定度损失率

说明沥青混凝土的高温稳定性经冻融循环后损伤度也明显降低，掺加玄武岩纤维和硅藻土纤维后能够明显改善冻融损伤后沥青混合料的高温性能。

2.2 水稳定性能衰变

四类沥青混合料在不同冻融循环次数作用后的劈裂强度和强度损失率变化规律如图3、图4所示。

由图2可见，四种沥青混合料的损伤度逐渐增大，AM的降低趋势较为显著，DAM随冻融循环降低趋势明显减缓，BFAM稳定度的损失率与AM相比只是略有降低，改善幅度不明显。DBFAM劈裂强度损失率也显著降低，作用效果与单掺硅藻土类似。损伤度排序为:DAM＜DBFAM＜BFAM＜AM。

图2 水稳定性损失率

2.3 低温抗裂性能衰变

四类沥青混合料在经受不同冻融循环次数后的低温劈裂强度损伤度（如图3所示）。

图3 低温劈裂强度损失率

由图3数据可知，经过冻融循环作用后，每种沥青混合料的损伤度均不断增大，15次冻融循环后，基质沥青混合料的降低趋势较为显著，DAM低温劈裂强度随冻融循环次数增加降低趋势明显减缓，DBFAM的低温劈裂强度损失率与基质沥青相比显著降低，作用效果与DAM类似。损伤度排序如下：DAM＜DBFAM＜BFAM＜AM[4-6]。

3 结论

通过对四种沥青混合料进行冻融循环试验可以得出以下结论:

1）经过冻融循环试验15次后，在沥青混合料加入硅藻土和玄武岩纤维后，沥青混合料的高温稳定度损失率降低，同时掺加硅藻土和玄武岩纤维效果最明显。

2）掺入硅藻土和玄武岩纤维后，沥青混合料的劈裂强度损失率降低，水稳定性提高。

3）掺入硅藻土和玄武岩纤维后，沥青混合料的低温劈裂强度损失率降低，低温抗裂性能衰变减弱。