淺析瀝青混合料在應(yīng)用吸收層中的路用性能

李化東

（長春建筑學(xué)院，吉林 長春 130607）

概述

在道路加鋪層的施工中應(yīng)力吸收層所使用的混合料主要組成為高彈改性瀝青以及高含量聚合物和礦物填料、細集料構(gòu)成，最大的公稱粒徑可以達到4.75mm，在施工中需要保證其集料中級配小于2.36mm的集料含量大于70%，而改性瀝青的用量大于8%而不超過10%。針對路面出現(xiàn)的反射裂縫，應(yīng)力吸收層可以直接針對其產(chǎn)生激勵，同時對其表面水滲透予以防治。在瀝青路面的施工中，應(yīng)力吸收層為一種新型的結(jié)構(gòu)，所應(yīng)用的材料也具有特殊性，同其他瀝青混合料相比在技術(shù)以及性能上都有所差別。因此文章主要針對其低溫抗裂以及水穩(wěn)性、高溫車轍以及疲勞抗性等內(nèi)容進行了研究。

1 低溫彎曲試驗

1.1 試驗概述

低溫縮裂現(xiàn)象是瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)的一種病害，主要產(chǎn)生的原因在于作用在材料上的溫度應(yīng)力超出了其所能夠承受的形變或者強度，從而引發(fā)了結(jié)構(gòu)開裂。所以，混合料的低溫抗裂能力受到其在低溫下應(yīng)力松弛性能以及形變抗性的影響，若其上述性能良好，則溫度應(yīng)力不會累積過量，因而混合料的低溫抗裂能力較強。從另一角度說，材料彎拉應(yīng)變以及抗裂強度愈大，那么在低溫條件下其抗裂能力也較大。所以通過小梁彎曲實驗對施工所應(yīng)用的混合料進行檢驗，在SGC規(guī)定的最佳用量下，針對三種具有代表性級配的混合料進行測試分析，通過SANS萬能測試系統(tǒng)進行不同條件下的實驗，分別對集中較為重要的參數(shù)進行檢測分析，并對實驗結(jié)果進行有效的分析研究。

1.2 結(jié)果分析

1.2.1 溫度對低溫抗裂性能的影響

3種不同級配的應(yīng)力吸收層混合料試驗結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，隨著溫度的降低，混合料的最大破壞應(yīng)變顯著減小，比如工程級配0攝氏度的最大破壞應(yīng)變約為-10攝氏度的6倍，其變化幅度比抗裂強度對應(yīng)變化的增加幅度（約112倍）要大的多，所以隨著溫度的降低混合料的應(yīng)力松弛模量和勁度模量都一直在逐漸增大，導(dǎo)致應(yīng)力松弛性能降低，抗變形能力下降;另一方面，對混合料的抗裂強度而言，隨著溫度的降低，混合料的抗裂強度在增加的同時，混合料內(nèi)的溫度應(yīng)力也進一步增加，當(dāng)二者增至某一溫度時，溫度應(yīng)力積累超過混合料的極限抗拉強度后，混合料可能已產(chǎn)生了某種程度的內(nèi)部損傷，而使得混合料的抗裂強度有所降低，所以3種級配混合料-5攝氏度的抗彎拉強度大于0攝氏度和-10攝氏度的抗彎拉強度。工程級配0攝氏度時最大抗彎拉強度約是級配1和級配2的3倍，說明了工程級配具有更好的抗裂能力。綜合試驗數(shù)據(jù)分析，應(yīng)力吸收層是一種高等級高彈性的聚合物改性瀝青混合料，3種級配的應(yīng)力吸收層均具有較好的低溫抗裂性能。應(yīng)力吸收層-10攝氏度的最大破壞應(yīng)變和抗彎拉強度在4000～6000με攝氏度和12～14MPa之間，遠高于普通瀝青混合料極限破壞應(yīng)變的要求，具有很強的低溫抗變形能力，這正是應(yīng)力吸收層作為抗反射裂縫的瀝青混合料的低溫抗裂性能所需要的。

1.2.2 低溫抗裂性能受到空隙率因素的影響

在空隙率的設(shè)計上應(yīng)力吸收層的設(shè)計一般較小，范圍在0.15%至2.15%之間，通過實驗可以看出，若溫度條件相同，而材料的空隙率不同，則在勁度模量以及抗彎拉強度和破壞應(yīng)變最大值上沒有較大的差異，在數(shù)量級上基本相同。例如溫度為-10攝氏度，而空隙率為2.15%，級配為1的混合料同級配為2的混合料所對應(yīng)的破壞應(yīng)變、抗彎拉強度的最大值相對較大，而混合料低溫抗裂性能在1.15%的空隙率最有大。通過對不同級配的混合料在應(yīng)力吸收層中的應(yīng)用中的空隙率變化進行分析，發(fā)現(xiàn)其同混合料的低溫抗裂能力之間并沒有太大的關(guān)聯(lián)。

2 水穩(wěn)實驗

加鋪層是鋪設(shè)在舊路面之上的，而應(yīng)力吸收層則是為了提高加鋪層的性能設(shè)置在加鋪層同舊路面之間的結(jié)構(gòu)層，若其水穩(wěn)性不好，那么水分滲透至結(jié)構(gòu)層或者混合料自身受到浸水損壞，那么基層則會進一步破壞，不但不會提高其結(jié)構(gòu)性能反而會整體路面承載力受到不良影響，因此，通過對不同級配的混合料進行馬歇爾穩(wěn)定實驗以及凍融劈裂強度實驗等進行綜合性的評測，從而確定混合料的水穩(wěn)性能能夠達到結(jié)構(gòu)需要，而材料的放水滲透能力則是需要通過現(xiàn)場的滲水放水實驗進行驗證。

3 漢堡車轍實驗

而針對材料結(jié)構(gòu)的車轍抗性的驗證則要通過對應(yīng)力吸收層進行漢堡車轍實驗，從而驗證路面結(jié)構(gòu)的整體抗性，從而綜合性的評價混合料高溫水穩(wěn)性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時也在一定程度上可以對加鋪層的混合料溫度敏感性進行驗證。車轍實驗需要繪制其變化曲線，包括剝落階段曲線以及蠕變階段曲線，且剝落階段明顯。而之所以出現(xiàn)蠕變階段主要是材料受到外界的負荷因此發(fā)生了塑性流動，而剝落階段則是由于混合料發(fā)生了加速性的形變剝落所致。并且在形成車轍這一過程，車轍的發(fā)生會受到水損的影響，水損越嚴重，其發(fā)展越快，并且同高溫影響相比，其車轍深度更深。針對其剝落速率進行分析可以看出，加鋪層厚度的變化同剝落速率具有一定的聯(lián)系，加鋪總厚度越大，其水損的抗性就越大。

結(jié)語

首先，若礦料級配范圍在設(shè)計數(shù)值中，那么應(yīng)力吸收層的瀝青混合料在低溫抗裂以及疲勞抗性和水損抗性上都具有較為良好的能力。其次，以加鋪層的厚度最小值作為施工基礎(chǔ)條件，在其結(jié)構(gòu)上加入應(yīng)力吸收層不會對瀝青加鋪層的整體車轍抗性造成不利影響，不會影響其結(jié)構(gòu)整體性。最后若該結(jié)構(gòu)在低溫條件下的抗彎拉強度以及彎拉應(yīng)變的最大數(shù)值滿足一定的對應(yīng)條件，同時其必須滿足抗反射裂縫發(fā)生以及發(fā)展的應(yīng)力吸收強度以及結(jié)構(gòu)形變要求。

[1]關(guān)宏信.瀝青混合料粘彈性疲勞損傷模型研究[D].中南大學(xué)，2005.

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