基于高温条件下高模量沥青路面聚合物的吸水性质分析

贾兆莲,张璐军

（1.山西省公路局晋中分局,山西 晋中 030600; 2.山西工程科技职业大学,山西 晋中 030619）

0 引言

高模量沥青路面，近年来在我国公路工程中得到广泛应用。然而我国部分地区存在高温、多雨等恶劣气候环境条件，导致高模量沥青路面受到水的侵蚀损害。因此，研究高模量沥青路面在高温条件下的吸水性质[1]，对于提高其耐久性具有重要意义。

1 试验方案设计

试验材料为AC-13、AC-16 级配的沥青混合料，采用击实法制作沥青混合料马歇尔试件，分析其在高温条件下的吸水性能。试验温度为40 ℃、60 ℃，试验方法为将成型好的马歇尔试件浸入恒温水箱中，定时取出称重，计算其表干重、空重，然后根据公式求出吸水量、含水率。吸水量为表干重减去空重，含水率为吸水量除以总的吸水量[2]。

2 高温环境下高模量沥青混合料吸水特性试验

为研究高温环境下的高模量沥青混合料吸水特性，采用马歇尔试件浸水法，对不同掺量的RA、PR.M 和BRA 沥青混合料进行吸水特性试验。试验结果表明，高温下沥青混合料的吸水率随着温度的升高而增大，且不同掺量的沥青混合料的吸水率存在差异。其中，0.4%掺量RA 沥青混合料的吸水率最低，0.45%掺量PR.M 沥青混合料的吸水率最高，3.5%掺量BRA 沥青混合料的吸水率介于二者之间，以AC-16 级配基质沥青混合料为例，其60 ℃时的吸水特性试验结果，见表1；基质沥青、BRA 沥青混合料的含水率、吸水量试验结果分别见表2、表3。

表1 AC-16 级配基质沥青混合料吸水特性试验结果（60 ℃）

表2 沥青混合料含水率与浸水时间关系

表3 沥青混合料吸水量与浸水时间关系

从表1～3 可以看出，72.5 h、60 ℃时BRA 沥青混合料达到100%含水率状态，而PR.M、RA 沥青混合料未达到。82.5 h 后吸水量基本稳定，试验误差可忽略，PR.M、RA 沥青混合料与BRA 沥青混合料的吸水特性相似，故不作详述。

3 水因素试验指标的确定

3.1 含水率与温度的关系

根据表2 给出的沥青混合料含水率与浸水时间关系得到60 ℃、40 ℃下BRA 基质沥青混合料的含水率变化，如图1～2 所示，并比较两种温度下的变化情况[3]。如图3所示，通过图表分析不同温度下沥青混合料的吸水特性，为水因素试验指标的确定提供依据。

图1 60 ℃含水率与时间的关系

图2 40 ℃含水率与时间关系

图3 含水率与时间的关系

根据上述图表可得出以下结论：

（1）60 ℃下，AC-13 级配BRA 沥青混合料的含水率变化最大，其在72.5 h 时就达到100%含水率状态，而其他沥青混合料的含水率变化较小，需更长的浸水时间才能达到100%含水率状态。

（2）40 ℃下，各沥青混合料的含水率变化很小，曲线很接近，说明温度对沥青混合料的吸水特性影响较小。

（3）比较两种温度下的曲线可以看出60 ℃下的含水率变化比40 ℃下的含水率变化大，表明温度越高，沥青混合料的吸水特性越差。

（4）从表2 中可以看出，40 ℃、60 ℃下，AC-16级配和AC-13 级配在达到50%、80%、100%含水率状态所需的浸水时间有明显差异，说明温度对沥青混合料含水率的影响显著。

3.2 含水率与级配的关系

根据表2 绘制图表，分析不同级配下沥青混合料的吸水特性[4]，如图4～7 所示，为不同温度条件下沥青混合料的级配与含水率的关系。

图4 40 ℃基质含水率与级配的关系

图5 60 ℃基质含水率与级配的关系

图6 40 ℃BRA 含水率与级配的关系

图7 60 ℃BRA 含水率与级配的关系

图4～7 显示了40 ℃、60 ℃时，BRA 与基质沥青混合料含水率、级配之间的关系，据图可知温度对沥青混合料含水率的影响远大于级配。

3.3 含水率与外掺剂的关系

根据表2 数据，统计分析不同外掺剂掺量下BRA、基质沥青混合料的含水率变化情况。根据变化可以看出，温度、级配相同时，外掺剂掺量对沥青混合料的含水率影响不明显，变化曲线几乎重合，说明添加外掺剂不影响沥青混合料的吸水特性[5]。

4 结论

综上所述，该文针对基质沥青、AC-13、AC-16 三种高模量沥青混合料进行了不同温度、不同级配条件下的吸水特性试验分析，得出以下结论：

（1）含水率主要受温度影响。温度越高，沥青混合料含水率增加的速度越快，达到饱和状态的时间越短。级配对沥青混合料含水率的影响可忽略不计。

（2）40 ℃、60 ℃下，基质沥青混合料及BRA 混合料的含水率与级配之间的关系曲线相似，几乎无差异，说明级配对于沥青混合料含水率的影响很小。

（3）含水率与浸水时间的关系基本不受加外掺剂的影响。