趙 志 強(qiáng)

(南通市交通工程建設(shè)管理處，江蘇 南通 226007)

1 概述

空隙率作為瀝青混合料的重要物理指標(biāo)之一，是體積法級(jí)配設(shè)計(jì)中確定最佳油石比的核心[1,2]。國(guó)內(nèi)外的道路研究者對(duì)空隙率與瀝青混合料路用性能之間的關(guān)系較為關(guān)注[3-5]。集料作為瀝青混合料的主要成分，占瀝青混合料總體積的90%以上，其形態(tài)和分布對(duì)瀝青混合料的空隙率有著重要影響。有研究指出[4]，當(dāng)空隙率低于4%時(shí)，瀝青混合料的抗疲勞性能較好且早期損壞較小。而實(shí)踐證明[5]，當(dāng)空隙率小于3%時(shí)，就有可能因?yàn)楦邷貢r(shí)發(fā)生瀝青膨脹，從而導(dǎo)致路面形成推擠或車(chē)轍。由此可見(jiàn)，合適的空隙率可以保證瀝青不易老化，防止混合料出現(xiàn)水損害和車(chē)轍等病害，延長(zhǎng)路面的壽命。

本文首先成型不同級(jí)配的瀝青混合料，然后確定各個(gè)級(jí)配的空隙率，最后采用漢堡車(chē)轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)不同空隙率的瀝青混合料在不同水溫條件下對(duì)其抗車(chē)轍性能和水穩(wěn)定性的影響。

2 瀝青混合料性能試驗(yàn)

2.1 原材料

瀝青：試驗(yàn)采用的瀝青為SBS聚合物改性瀝青，按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行瀝青性能試驗(yàn)，其具體指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 SBS改性瀝青基本性質(zhì)

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用級(jí)配類(lèi)型為SMA-13，級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

2.3 試件成型

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型φ150 mm×66±2 mm試件，儀器壓力為100 kPa，旋轉(zhuǎn)碾壓次數(shù)為100次，其中瀝青混合料的瀝青含量為5.9%。

2.4 空隙率確定

參考《規(guī)程》中壓實(shí)瀝青混合料密度試驗(yàn)T0705—2011所述的步驟計(jì)算體積指標(biāo)。表2為采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件的試驗(yàn)結(jié)果。

表2 瀝青混合料體積指標(biāo) %

2.5 漢堡車(chē)轍試驗(yàn)

為評(píng)價(jià)空隙率對(duì)瀝青混合料的高溫和水穩(wěn)定性的影響，將成型好的不同空隙率的試件在60 ℃水溫下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，研究其車(chē)轍深度的變化規(guī)律。

3 瀝青混合料的高溫及水穩(wěn)定性

60 ℃環(huán)境下空隙率對(duì)高溫及水穩(wěn)定性的影響:

通常情況下，漢堡車(chē)轍試驗(yàn)中的最終碾壓次數(shù)和剝落拐點(diǎn)作為評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能和抗水損害性能。在浸水和高溫的環(huán)境下，瀝青混合料首先發(fā)生蠕變變形，蠕變速率反映了混合料的抗車(chē)轍性能；當(dāng)蠕變變形結(jié)束后，混合料的結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生剝落變形，相應(yīng)的剝落點(diǎn)和剝落速率用來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。圖2和表3為不同空隙率試件在60 ℃環(huán)境中車(chē)轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著試件空隙率的增大，瀝青混合料的最終碾壓次數(shù)逐漸減小，相應(yīng)混合料的蠕變速率減小，發(fā)生剝落變形時(shí)對(duì)應(yīng)的碾壓次數(shù)減小，車(chē)轍深度增加。當(dāng)混合料的空隙率為2.2%時(shí)，試件在循環(huán)載荷作用下僅僅發(fā)生蠕變變形，試件發(fā)生1 mm的形變量需經(jīng)過(guò)12 151次的重復(fù)碾壓。當(dāng)空隙率增加至7%時(shí)，試件的蠕變速率減小，只需經(jīng)過(guò)2 137次的循環(huán)載荷作用，混合料的車(chē)轍深度便增加1 mm，經(jīng)過(guò)7 852次循環(huán)碾壓后，

混合料開(kāi)始發(fā)生剝落變形。瀝青混合料空隙率的增加，使得水更加容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，在循環(huán)載荷以及高溫的作用下，進(jìn)入混合料內(nèi)部的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水分逐漸深入瀝青與集料的界面上，使瀝青的粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力，集料表面的瀝青膜脫落，混合料的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

表3 瀝青混合料漢堡輪轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)

編號(hào)最終深度/mm最終次數(shù)蠕變次數(shù)/mm剝落次數(shù)/mm剝落點(diǎn)對(duì)應(yīng)次數(shù)剝落點(diǎn)對(duì)應(yīng)深度1號(hào)3.020 00012 151———2號(hào)11.815 3585 05137312 3404.193號(hào)11.411 5282 1376547 8525.82

4 結(jié)語(yǔ)

采用漢堡車(chē)轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)空隙率對(duì)瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能和水穩(wěn)定性能的影響。降低空隙率有助于提高瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能和抗水損害性能，較低的空隙率使得混合料結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，可以阻止水浸入混合料內(nèi)部，防止混合料出現(xiàn)水損害現(xiàn)象。