沥青混合料高温性能对沥青路面的影响及处治措施

吕效伟

（甘肃新科建工监理咨询有限公司，甘肃兰州 730000）

0 前言

目前，国内公路沥青路面的高温抗车辙性能差是公路病害的主要表现形式，通过车辙试验可以评估沥青混合料的高温稳定性。以AC-16C 粗集料的含量、油石比、粉胶比，进行合理地配比设计，改善了混合料的高温稳定性。对沥青混合料的种类、密度、添加剂抗车辙能力等进行了较为全面的探讨，提出了采用GTM 法进行沥青混合料配方设计的实验方案。

1 原材料性质分析

选用I-D 型SBS、AH-70 型重交型沥青，其主要成分是玄武岩、石灰岩。其主要原料满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》。为保证试验的准确性，对所用的骨料按照颗粒尺寸分级筛选，然后进行回配。

2 设计级配与特点

在AC-16 级配中，粗集料与细集料按4.75mm 的筛孔进行分级。在分析粗集料的温度稳定性时，仅考虑了4.75mm 的通过率对高温稳定性的影响。4.75mm 的通过率在规范的允许范围之内，形成4 个等级[1]。而影响沥青混合料高温特性的因素，实际上是4.75mm的改变，也就是粗骨料的含量。

为考察粉胶比变化对高温稳定性的影响，固定4.75mm 通过率为41.7%，油石比4.5%，调整0.075mm通过率，相应变化细集料用量，得到不同粉胶比的沥青混合料。

3 高温稳定性影响因素研究

3.1 胶结料品种的影响

沥青粘合剂自身的种类对高温抗车辙性能的影响测试结果见表1。

表1 沥青混合料品种对高温抗车辙能力影响数据

从表1内容中可以看出，沥青自身的胶结性能对于稳定度的影响十分显著，在使用改性沥青过程中，如果其黏度较大，那么，通过率为4.75mm 的沥青混合料，其动态稳定性可提高7～10 倍。这一效应远大于粗集料的用量对动稳性的影响。因此，从这一点上可以看出，提高沥青粘合料的粘性，可以极大地提高混合料的动态稳定性，降低车辆的车辙深度。采用高粘度的改性沥青，可以有效地预防高温车辙，改善沥青混合料抗车辙性能。从表1中可以看出，不管是改性沥青还是普通沥青，均以最大的动态稳定性和最小的车辙深度为目标，以4.75mm 的粗集料通过率37.5%为最优。结合料的种类变化不会影响这一定律。

3.2 混合料密度的影响

将GTM 和马歇尔密度的计算方法相联系，采用两种不同的密度条件下，进行了不同等级、不同比例的沥青混合料，同时测定了在测试结束后的辙槽处的相对密度。

由不同密度车辙试件的动稳定度试验结果分析如下：

（1）GTM 是美国工程机械师为了解决飞机跑道的损坏而研制的一种新型的机械设备，它是一种用于理论研究和工程实践的工具。GTM 在选择最优沥青掺量时，通过对不同耗油量的实验，绘制出与试验值之间的对应关系，从而确定了设计密度和最佳配比。GTM 的密度是马歇尔密度1.01-1.02，即相对于GTM 的密度，和马歇尔的密度相比较；现场压实效果好，可提高1～2%的强度。

（2）马歇尔密度成形后，车辙沟区的相对密度比1.01～1.02，说明马歇尔密度较低，车轮碾压使沥青混合料发生致密，形成了压密型车辙。采用GTM 法成形后，在车辙沟道处，其相对密度与其相对密度大致相同。尤其是马歇尔密度道岔，其密度与GTM 密度基本相同[2]。结果表明，采用GTM工艺可以有效地避免沥青路面的再压密而产生压密型车辙。

（3）采用动态稳定DS 作为准则，密度的改变对沥青混合料的高温稳定性有很大的影响；在相同的等级或相同的粉胶比条件下，GTM 的动态稳定性是马歇尔密度的1.4～1.5 倍。试验结果表明，采用目前的碾压设备可以有效地改善沥青路面的抗车辙性能；通过科学的碾压技术，可以使沥青混凝土的密度达到98%以上。这是预防沥青路面过早失效的关键。

4 结论及讨论

（1）由以上实验结果可知，不是粗骨料较多的路面，其高温抗车辙能力较好，而以大动稳性、小车辙变形为目标，以沥青混合料本身的粗集料为最佳选择；这种掺合料既能保证粗集料的骨架，又能使细集料的粘结力得到增强，进而改善其整体强度，从而达到最大限度的提高沥青混凝土的整体强度，促进路面的抗车辙能力达到最优化[3]。因此，结合本次研究结果，为了提升沥青路面的高温抗车辙能力，建议AC-16 型沥青混合料粗集料含量为57%～67%，粉胶比1.2～1.6。

（2）不同类型、不同密度的胶结剂对沥青混合料抗车辙性能的影响较大。研究发现，在高粘度的改性沥青中，其动态稳定性可提高7 倍以上。在GTM密度条件下，其抗车辙性能比马歇尔提高1.4 倍；因此，采用高粘度改性沥青，并以GTM 作为参考密度，对道路的抗压强度进行了研究，可以显著提高路面的高温抗车辙能力。

（3）为提高沥青路面的抗车辙性能，本文建议根据原始所推荐的粉胶比和粗集料含量实际情况，提出采用改性沥青作为主要黏合剂，并以GTM 密度为控制指标，提高沥青的抗车辙性能。

5 结语

结合本文研究结果，为了全面提升目前沥青路面的抗车辙能力，可根据推荐的沥青混合料的改性沥青使用，调节好适合的密度和胶结料配比，达到作业目标，实现沥青路面功能稳定性设计目标，保障车辆和行人的出行安全。