王 嵐，郭志祥，張寶鑫，宋長振，何立琦

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)土木工程結(jié)構(gòu)與力學(xué)重點試驗室,呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，呼和浩特 010051；3.中咨公路養(yǎng)護檢測技術(shù)有限公司，北京 102299；4.內(nèi)蒙古公路交通投資發(fā)展有限公司，呼和浩特 010051)

0 引 言

在內(nèi)蒙古寒冷地區(qū)，為保證出行安全常用除冰鹽清理路面積雪、結(jié)冰[1-2]。隨著除冰鹽的大量應(yīng)用，鹽溶液逐漸侵入路面，晝夜大溫差的凍融循環(huán)作用使路面長期遭受嚴(yán)重破壞，影響了瀝青路面的路用性能，因此考慮鹽凍融循環(huán)作用對瀝青路面使用性能的影響，對其進行研究顯得十分必要。美國交通運輸部率先研究出了溫拌瀝青混合料低溫抗裂性能要強于熱拌瀝青混合料[3]。馮蕾等[4]研究了凍融循環(huán)作用后膠粉改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)影響膠粉改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的主要原因是除冰鹽晶粒對瀝青粘結(jié)性的破壞及冰晶在試件內(nèi)部的膨脹和消融。Ayyala等[5]通過車轍試驗研究了三種溫拌劑對瀝青混合料的影響，結(jié)果表明，在高溫時，添加了三種溫拌劑的瀝青混合料具有很高的抗車轍能力。何亮等[6]通過瀝青混合料蠕變試驗對比研究了有機蠟類(Sasobit)溫拌橡膠瀝青混合料與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性瀝青混合料的高溫蠕變特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Sasobit溫拌劑的加入可有效地提高橡膠瀝青混合料的高溫性能，但對低溫抗裂性能影響不顯著。張鎮(zhèn)等[7]通過對不同級配的表面活性劑(Evotherm)溫拌瀝青混合料以及熱拌瀝青混合料的路用性能進行研究，發(fā)現(xiàn)Evotherm溫拌瀝青混合料的高低溫性能、抗疲勞性能均比熱拌瀝青混合料有不同程度的提高，而水穩(wěn)定性略有下降。郭鵬等[8]基于表面能理論研究了溫拌再生瀝青與骨料的粘附性能，結(jié)果表明，溫拌劑提高了瀝青與骨料的粘附性，很大程度提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。陳慨等[9]對溫拌瀝青混合料的路用性能進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同溫拌劑對瀝青混合料的高低溫性能、水穩(wěn)定性的影響不盡相同。王嵐等[10]通過半圓彎拉(SCB)試驗，研究了鹽凍融循環(huán)作用對膠粉改性瀝青混合料低溫抗裂性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著凍融循環(huán)次數(shù)與鹽濃度的增加，瀝青混合料的低溫性能逐漸降低，并且中低濃度的鹽溶液，對瀝青混合料的侵蝕最為嚴(yán)重。Akisetty等[11]研究了溫拌劑對膠粉改性瀝青混合料高溫性能的影響，發(fā)現(xiàn)溫拌劑會明顯改變膠粉改性瀝青混合料的粘性，可有效提高膠粉改性瀝青混合料的高溫抗車轍能力。目前，國內(nèi)外對溫拌瀝青混合料的路用性能研究較為全面，但關(guān)于溫拌膠粉改性瀝青混合料的研究相對較少。

本文通過三軸重復(fù)蠕變試驗、小梁彎曲試驗、彎曲蠕變試驗分別對鹽凍融循環(huán)作用下溫拌膠粉改性瀝青混合料(CR-WMA)及熱拌膠粉改性瀝青混合料(CR-HMA)的高低溫性能進行評價；通過對蠕變數(shù)據(jù)進行Burgers模型參數(shù)的擬合，對CR-WMA與CR-HMA的高溫性能進行評價；通過抗彎拉強度RB、最大彎拉應(yīng)變εB、彎曲勁度模量SB三個力學(xué)性能指標(biāo)以及彎曲應(yīng)變能密度Wf評價CR-WMA與CR-HMA的低溫性能，通過對彎曲蠕變試驗數(shù)據(jù)進行Burgers模型參數(shù)的擬合，進一步探討CR-WMA及CR-HMA在凍融循環(huán)作用下低溫性能變化規(guī)律。

1 實 驗

1.1 原材料

基質(zhì)瀝青采用中海油90#瀝青，橡膠粉采用混合目數(shù)(40目(0.45 mm)、60目(0.3 mm)、80目(0.2 mm))按3 ∶3 ∶1的質(zhì)量比配制，膠粉摻量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，混合目膠粉改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。溫拌劑采用自主研發(fā)的SDYK型表面活性劑溫拌劑，膠粉改性瀝青混合料的級配類型為AC-16連續(xù)型級配，粗集料分別采用10～20 mm、5～10 mm、0～5 mm的玄武巖，礦粉采用石灰?guī)r礦粉(細度≤0.075 mm)，礦料級配及油石比見表2。通過馬歇爾等空隙率設(shè)計方法確定CR-WMA的拌和、壓實溫度分別為160 ℃、145 ℃，CR-HMA 的拌和、壓實溫度分別為180 ℃、165 ℃，試驗試件根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》要求制備。除冰鹽選用NaCl(Na:40.01%、Cl:59.99%，均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

表1 混合目膠粉改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

續(xù)表

表2 AC-16膠粉改性瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計

1.2 試驗方案

三軸重復(fù)蠕變試驗采用IPC-global UTM-100多功能材料試驗機，試驗溫度60 ℃，偏應(yīng)力0.7 MPa，采用加載0.1 s、卸載0.9 s的半正弦波加載方式，以試件應(yīng)變達到50 000 με或循環(huán)次數(shù)達到10 000次為試驗終止條件，試驗前將試件置于保溫箱中保溫6 h。小梁彎曲試驗采用IPC-global UTM-100多功能材料試驗機，試驗溫度為-10 ℃，在50 mm/min的速率下加載至破壞。彎曲蠕變試驗采用IPC-global UTM-100多功能材料試驗機，試驗溫度為-10 ℃，加載力取小梁彎曲試驗破壞荷載的10%，并記錄加載過程中的跨中撓度變化曲線，以試件變形進入穩(wěn)定期0.5 h為試驗終止條件。鹽凍融循環(huán)溶液濃度(a%)分別為0%、4%、8%、12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，將瀝青混合料試件置于高低溫交變箱，在-20 ℃下冰凍16 h，60 ℃下融化24 h，以此為一次凍融循環(huán)，凍融循環(huán)次數(shù)(b)分別為0次、5次、10次、15次、20次(圖中CR-W/HMA-a%-b代表鹽濃度為a%、凍融循環(huán)次數(shù)為b次的溫/熱拌膠粉改性瀝青混合料)。

2 改性瀝青混合料高溫性能

2.1 鹽濃度與循環(huán)次數(shù)的影響

對于三軸重復(fù)蠕變試驗，采用蠕變速率k和第5 000次循環(huán)所對應(yīng)的應(yīng)變ε5 000可對瀝青混合料高溫性能進行有效評價[12]。圖1為不同凍融循環(huán)次數(shù)對兩種類型膠粉改性瀝青混合料的蠕變速率k及應(yīng)變ε5 000影響。

圖1 不同凍融循環(huán)次數(shù)對瀝青混合料高溫性能的影響

圖2為除冰鹽濃度及凍融循環(huán)次數(shù)對蠕變速率k與ε5 000影響變化曲線。

圖2 鹽濃度對蠕變速率k與ε5 000的影響

由圖2可以看出，兩種類型瀝青混合料的蠕變速率k與ε5 000隨鹽濃度的變化趨勢大致相同，隨著鹽濃度的增加，蠕變速率k與 ε5 000均逐步增大，并在鹽濃度為8%時達到峰值，表明在8%鹽濃度下瀝青混合料內(nèi)部及瀝青-集料界面遭受凍融循環(huán)作用的侵蝕是最為嚴(yán)重的，之后隨鹽濃度的提高，蠕變速率k與ε5 000呈現(xiàn)降低趨勢。這是由于溶液中的水產(chǎn)生的凍脹力、鹽溶液低溫時結(jié)晶產(chǎn)生的壓力及除冰鹽溶液中游離出的Na+、Cl-對集料的強吸附性等綜合作用使得8%鹽濃度對瀝青混合料的破壞達到最大[10,15]，隨著鹽濃度的進一步提高，在達到12%鹽濃度時，鹽溶液中的自由水減少，使得水分結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹力對瀝青混合料的破壞減小，并且鹽溶液在低溫時產(chǎn)生的結(jié)晶壓力及鹽溶液中的Na+、Cl-引發(fā)的化學(xué)剝蝕作用逐步趨于穩(wěn)定，從而減緩了凍融循環(huán)作用破壞的速度，致使12%鹽濃度對瀝青混合料的破壞作用降低。相比于8%鹽濃度，12%鹽濃度受凍融循環(huán)作用有所減弱，在鹽濃度為4%、8%、12%時的蠕變速率k與ε5 000均大于0%鹽濃度的蠕變速率k與ε5 000，說明鹽凍融循環(huán)相比水凍會加快瀝青混合料高溫性能衰減速度。

2.2 改進的Burgers模型參數(shù)分析

圖3 改進的Burgers模型原理圖[17]

Burgers模型雖然可以較準(zhǔn)確地反映材料的蠕變變形和應(yīng)力松弛特性，但其所表述的蠕變變形隨時間的推移是無限增大的，這與材料的特性是相違背的[16]。徐世法等[17]針對這一缺點，在Burgers模型的基礎(chǔ)上，將外部粘壺重新定義，以粘滯系數(shù)η0(t)=MeNt取代η0(其中M、N為正的材料參數(shù))，提出以改進的Burgers模型來評價瀝青混合料的高溫蠕變特性，圖3為其模型示意圖，其中σ為應(yīng)力，ε為應(yīng)變。圖中G0、G1為模型的彈性模量，η0、η1為模型的粘滯系數(shù)。

圖4為利用1Stopt軟件擬合出的改進的Burgers模型參數(shù)變化曲線。由圖4可知，隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加，瀝青混合料的G1、η1均減小，而這兩個參數(shù)代表的是變形能力，其值越小，變形越大，說明凍融循環(huán)次數(shù)增加，瀝青混合料的變形在逐步增加，抗變形能力降低，高溫性能變差。這是由于隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，溶液中的水結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹力與鹽分結(jié)晶產(chǎn)生的壓力使得瀝青混合料逐漸開裂，使得瀝青混合料的變形增大，并且除冰鹽溶液中游離出的Na+、Cl-與集料之間具有較強的吸附性，使得瀝青與集料之間的粘附能力降低，造成部分瀝青膜的脫落，影響了瀝青混合料整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。隨鹽濃度的增加，G1、η1二者數(shù)值均減小，在鹽濃度為8%時達到最小值，說明瀝青混合料隨鹽濃度的增加其變形量先增大后略微減小，鹽濃度為8%時瀝青混合料的抗變形能力影響最為顯著。對比相同循環(huán)次數(shù)與鹽濃度水平下，CR-WMA的G1、η1值均大于CR-HMA，表明溫拌劑可有效改善瀝青混合料的高溫抗變形能力，這是由于SDYK型表面活性劑溫拌劑的加入使得集料更好地包裹于瀝青，增加了瀝青與集料的粘附程度，并且SDYK型表面活性劑溫拌劑中存在的胺類物質(zhì)與集料中硅酸鹽的O-相結(jié)合，減緩了部分水溶液對瀝青的置換剝離作用，故CR-WMA具有更優(yōu)的高溫抗變形能力。M、N兩個參數(shù)共同決定粘滯系數(shù)η0(t)=MeNt，因此單獨分析其中一個參數(shù)并無意義，兩種類型瀝青混合料的η0值變化曲線見圖5。

由圖5可知，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，兩種類型膠粉改性瀝青混合料的η0均逐步減小，表明不可恢復(fù)的粘性流動變形在逐步增加，即瀝青混合料在外力作用下容易產(chǎn)生變形，高溫下易產(chǎn)生車轍破壞，使得高溫性能逐步變差，這是由于凍融循環(huán)作用下瀝青混合料內(nèi)部產(chǎn)生的損傷不斷累積所導(dǎo)致的結(jié)果。但隨著凍融循環(huán)次數(shù)的繼續(xù)增加，不可恢復(fù)的粘性流動變形增大趨勢變緩，這可能是由于瀝青發(fā)生了水老化[13]，使得瀝青中的輕質(zhì)組分減少，重質(zhì)組分增多而表現(xiàn)為變脆變硬，故導(dǎo)致瀝青混合料的粘性流動變形減小。在相同凍融循環(huán)次數(shù)下，隨著鹽濃度的增加，瀝青混合料的η0值逐漸減小，在鹽濃度為8%時的η0值達到最小值，說明鹽濃度的增加使瀝青混合料不可恢復(fù)的粘性流動變形增加，從而使得高溫抗變形能力下降，并且在鹽濃度為8%時，瀝青混合料的高溫性能為最差。在相同凍融循環(huán)次數(shù)及相同鹽濃度下CR-WMA的η0值均大于CR-HMA，表明SDYK表面活性劑型溫拌劑的加入有效地抑制了鹽溶液的侵蝕及凍融循環(huán)作用，減弱了鹽溶液對瀝青的侵蝕與瀝青-集料間的剝落作用，從而減小了瀝青混合料不可恢復(fù)的粘性流動變形，提高了膠粉改性瀝青混合料的高溫性能。

圖5 改進的Burgers模型η0值

3 改性瀝青混合料低溫性能

3.1 鹽凍融對小梁彎曲試驗參數(shù)的影響

兩種類型膠粉改性瀝青混合料的抗彎拉強度RB、最大彎拉應(yīng)變εB、彎曲勁度模量SB隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的變化曲線如圖6所示。

圖6 瀝青混合料RB、εB、SB值

由圖6可知，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，兩種類型膠粉改性瀝青混合料的抗彎拉強度RB和最大彎拉應(yīng)變εB逐步減小，彎曲勁度模量SB逐步增大，表明隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，兩種膠粉改性瀝青混合料的低溫性能均逐漸變差。表3為0%鹽濃度下20次凍融循環(huán)后瀝青混合料低溫指標(biāo)變化情況(以0%鹽濃度為例，其余濃度規(guī)律相似，“-”代表減小，下同)。由表3可知，CR-WMA的低溫性能指標(biāo)變化幅度均小于CR-HMA，說明隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，CR-WMA具有更優(yōu)的長期抗凍性及低溫抗裂能力。這是由于在膠粉改性瀝青中，膠粉與基質(zhì)瀝青中的飽和分、芳香分等輕質(zhì)組分產(chǎn)生溶脹反應(yīng)，表現(xiàn)為其粘度增大，從而使得荷載應(yīng)力被快速消散，低溫抗裂性能較好，但膠粉改性瀝青的制備溫度在200 ℃左右，若制備溫度過低，則會導(dǎo)致瀝青與集料裹附不均勻，使得膠粉改性瀝青瀝青混合料存在較大空隙及微裂縫等缺陷。在鹽凍融循環(huán)的作用下，鹽溶液更易滲入其內(nèi)部造成較大損傷，若制備溫度過高，則會使膠粉改性瀝青產(chǎn)生老化，排放有害氣體。而SDYK型表面活性劑溫拌劑的加入在降低了拌和、壓實過程中的溫度的同時，極大地減緩了瀝青的老化程度，減少了有害氣體的排放，并且也增加了膠粉改性瀝青的粘流性能，使瀝青在較低溫度下仍具備良好的流動與變形能力，使得瀝青與集料之間的粘附能力增強，有效地遏制了鹽溶液對瀝青混合料內(nèi)部空隙及裂縫的滲入與侵蝕作用，從而CR-WMA具有更優(yōu)的長期抗凍性及低溫抗裂能力。

表4為第20次凍融循環(huán)下瀝青混合料低溫性能指標(biāo)隨鹽濃度增加的變化情況(以第20次凍融循環(huán)為例)。由表4可知，膠粉改性瀝青混合料的低溫性能由于除冰鹽的加入而降低，降低速度隨鹽濃度的提高而逐漸增加，在鹽濃度8%時降低速度最快，相比于8%鹽濃度，在鹽濃度12%時低溫性能出現(xiàn)些許提高現(xiàn)象。因為鹽凍融循環(huán)作用對瀝青混合料的破壞是由溶液中的水分結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹力、鹽分結(jié)晶產(chǎn)生的結(jié)晶壓力和鹽溶液中游離出的Na+、Cl-對集料的強吸附性等綜合作用的結(jié)果[10,15]。在低溫條件下，滲入瀝青混合料內(nèi)部的鹽溶液中的水分結(jié)冰產(chǎn)生凍脹力，鹽分在水中的溶解度降低致使鹽分結(jié)晶產(chǎn)生結(jié)晶壓力，使得瀝青混合料逐漸開裂產(chǎn)生損傷；在高溫條件下，溶液繼續(xù)滲入內(nèi)部空隙及已開裂位置，且溶液中存在的Na+、Cl-與集料具有較強的吸附性，侵入瀝青-集料界面引起置換效應(yīng)，使瀝青脫落于集料表面，反復(fù)作用從而使得在8%鹽濃度時瀝青混合料的低溫性能最差，破壞最為嚴(yán)重。但隨著鹽濃度的進一步增加，在12%鹽濃度溶液中，自由水結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹力會越來越小，并且鹽分在低溫時結(jié)晶產(chǎn)生的壓力與鹽溶液中的Na+、Cl-所引發(fā)對集料的侵蝕作用也趨于穩(wěn)定，故相比于8%鹽濃度，12%鹽濃度受凍融循環(huán)作用有所減弱。又可知，在鹽凍融循環(huán)作用下，因SDYK型表面活性劑溫拌劑的加入使得CR-WMA的低溫性能指標(biāo)RB、εB、SB隨鹽濃度的變化幅度要大于CR-HMA，但CR-WMA的低溫性能仍然優(yōu)于CR-HMA，這是因為鹽溶液中的帶電離子Na+、Cl-，容易被集料表面所吸附，并且破壞了SDYK型表面活性劑溫拌劑中存在的胺類物質(zhì)與集料中硅酸鹽中O-的結(jié)合，加重了對CR-WMA的侵蝕作用，故在受到鹽凍融循環(huán)作用時，CR-WMA的低溫性能指標(biāo)變化幅度較大，但鹽溶液的侵蝕作用對瀝青混合料所造成的影響并不大。SDYK型表面活性劑溫拌劑的加入提高了瀝青-集料界面的粘結(jié)能力，延緩了鹽凍融循環(huán)作用對瀝青-集料界面的侵蝕破壞作用，故在不同鹽濃度下CR-WMA的低溫抗開裂性能依然要優(yōu)于CR-HMA。綜上所述，以上結(jié)論進一步證實了SDYK型表面活性劑溫拌劑的加入確實提升了瀝青對集料的裹附能力，阻止了鹽溶液對瀝青與集料界面的滲入及侵蝕作用，提高了瀝青混合料的抗低溫開裂能力。

表3 0%鹽濃度下20次凍融循環(huán)后瀝青混合料RB、εB、SB變化情況

表4 鹽濃度從0%到4%、8%、12%瀝青混合料RB、εB、SB變化情況

3.2 彎曲應(yīng)變能密度Wf

瀝青混合料的低溫開裂伴隨著能量的耗散，其耗散的能量越大，低溫抗裂能力越強[18]。圖7為兩種類型瀝青混合料彎曲應(yīng)變能密度Wf的變化。由圖7可以看出，在相同鹽濃度與凍融循環(huán)次數(shù)下，CR-WMA的彎曲應(yīng)變能密度Wf均大于CR-HMA，同時CR-WMA經(jīng)凍融循環(huán)作用后彎曲應(yīng)變能密度Wf的下降速度要比CR-HMA緩和，說明相比于CR-HMA，CR-WMA具有較優(yōu)的抗低溫開裂能力。這是因為SDYK型表面活性劑溫拌劑降低了膠粉改性瀝青混合料的拌和、壓實溫度的同時，極大地減緩了瀝青的老化程度，使瀝青在較低溫度下仍具備良好的流動與變形能力，瀝青與集料之間的粘附能力增強，遏制了鹽溶液對瀝青混合料內(nèi)部空隙及裂縫的滲入與侵蝕作用。同時，凍融循環(huán)后每種瀝青混合料的彎曲應(yīng)變能密度Wf均有不同程度的降低，在循環(huán)次數(shù)10次以前降低程度較大，10次以后降低程度較小，表明隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，瀝青混合料本身所儲存的彈性應(yīng)變能會降低，最終導(dǎo)致低溫抗開裂能力變差。這是由于隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，瀝青混合料內(nèi)部的損傷不斷積累，產(chǎn)生了大量微裂縫，并且在外力作用下易產(chǎn)生變形，使得在凍融循環(huán)10次以前彎曲應(yīng)變能密度Wf降低程度較大。但隨著瀝青混合料內(nèi)部裂縫繼續(xù)發(fā)展，減緩了凍脹力及結(jié)晶壓力對瀝青混合料內(nèi)部的破壞作用，最終使得凍融循環(huán)次數(shù)10次以后低溫性能下降趨勢變緩。在不同鹽濃度下，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，兩種類型瀝青混合料的Wf均下降，并且發(fā)現(xiàn)鹽凍后瀝青混合料的彎曲應(yīng)變能密度Wf比水凍的要小，表明鹽凍融循環(huán)作用會比水凍融循環(huán)作用更為顯著地降低瀝青混合料的彈性變形能力，鹽濃度為8%時CR-WMA與CR-HMA的彎曲應(yīng)變能密度Wf達到最小，之后略有上升，這是由于較高鹽濃度除冰鹽溶液中Na+、Cl-的化學(xué)侵蝕作用逐步趨于穩(wěn)定，溶液中的自由水結(jié)冰產(chǎn)生的壓力減小，并且由于凍融循環(huán)作用造成的瀝青混合料內(nèi)部較大空隙有效地釋放了水分結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹壓力與鹽分結(jié)晶產(chǎn)生的壓力，故而導(dǎo)致彎曲應(yīng)變能密度Wf略有上升。

圖7 瀝青混合料Wf值的變化

3.3 Burgers模型參數(shù)分析

圖8 Burgers模型原理圖[17]

瀝青混合料蠕變曲線分為遷移期、穩(wěn)定期、破壞期三個階段，在高溫條件下，蠕變曲線會很快進入第三階段，且在實際瀝青路面中所產(chǎn)生的蠕變變形不是無限增加的，故改進的Burgers模型可以更為準(zhǔn)確地描述實際瀝青路面所產(chǎn)生的蠕變變形[17]。在低溫條件下，瀝青混合料所產(chǎn)生的變形以彈性變形為主，故其蠕變曲線在進入破壞期前會持續(xù)很長一段時間，因此在不考慮蠕變曲線破壞期的情況下，Burgers模型對低溫蠕變變形具有更高的擬合精度。圖8為Burgers模型原理圖。Burgers 模型是由Maxwell元件和Kelvin元件二者串聯(lián)得到的四元件模型，G1、η1分別為Maxwell模型的彈性模量、粘滯系數(shù);G2、η2分別為Kelvin模型的彈性模量、粘滯系數(shù)。

圖9為利用1Stopt軟件擬合出的Burgers模型參數(shù)隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化曲線。Burgers 模型中，G1為瞬時彈性變形系數(shù)，其產(chǎn)生的變形在卸載階段可以完全恢復(fù)；G2、η2產(chǎn)生的變形會隨著時間變化而恢復(fù)；η1產(chǎn)生的變形為不可恢復(fù)的永久變形[15]。由圖9可以看出，當(dāng)鹽濃度相同時，隨凍融循環(huán)次數(shù)增加η1增大，表明不可恢復(fù)的永久變形在增大，使得整體變形能力降低，而導(dǎo)致瀝青混合料低溫抗開裂性能的降低。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，G2、η2也逐漸增大，表明延遲彈性變形在逐漸增大，即瀝青混合料中彈性比例在逐步增加，故在低溫時更容易開裂。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，G1逐漸減小，代表瞬時彈性變形減小，說明隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，瀝青混合料內(nèi)部產(chǎn)生的損傷不斷累積，產(chǎn)生了大量微裂紋。CR-WMA的η1、G2、η2均小于CR-HMA，表明CR-WMA在低溫時具有更好的變形能力，即更優(yōu)的抗低溫開裂能力，而CR-WMA的G1均大于CR-HMA，表明SDYK型表面活性劑的加入會抑制或減少由于凍融循環(huán)作用造成的瀝青混合料內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生與擴展。在相同的凍融循環(huán)次數(shù)下，經(jīng)水溶液侵蝕的瀝青混合料G1均大于經(jīng)除冰鹽溶液侵蝕的瀝青混合料，而η1、G2、η2均小于經(jīng)除冰鹽溶液侵蝕的瀝青混合料，表明除冰鹽的存在加重了凍融循環(huán)對瀝青混合料內(nèi)部裂紋擴展的促進作用，使得瀝青混合料的變形能力降低，低溫性能變差。

圖9 Burgers模型參數(shù)隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化

4 結(jié) 論

(1)凍融循環(huán)次數(shù)的增加，對CR-WMA與CR-HMA的高低溫性能均造成不利影響，在凍融循環(huán)次數(shù)為0～15次時高溫性能下降速度較快，之后下降速度變緩；在凍融循環(huán)次數(shù)為0～10次時低溫性能下降幅度較大，10次以后下降幅度變小。

(2)鹽凍融循環(huán)作用對CR-WMA與CR-HMA的高低溫性能造成的損害大于水凍融循環(huán)作用造成的損害，在8%鹽濃度時受鹽凍融循環(huán)作用的損害最為嚴(yán)重，而在12%鹽濃度時損害作用較為減弱。

(3)在不同鹽凍融循環(huán)條件下，摻加SDYK型表面活性劑溫拌劑可有效改善膠粉改性瀝青混合料的高低溫性能，亦可減緩鹽凍融循環(huán)對膠粉改性瀝青混合料的破壞作用。

(4)采用改進的Burgers模型及Burgers模型對高低溫蠕變數(shù)據(jù)進行擬合得到粘彈參數(shù)變化規(guī)律，亦準(zhǔn)確有效地驗證了以上結(jié)論。