溫拌瀝青混合料的半圓彎抗與水敏感性試驗(yàn)研究

丁攀

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

疲勞破壞和水損害依然是瀝青路面重要的破壞類(lèi)型之一[1，2]。對(duì)于溫拌瀝青這種綠色筑路材料，其疲勞破壞和水損害究竟如何，依然是需要探索研究的課題。多數(shù)國(guó)家規(guī)范中都將疲勞性能作為路面結(jié)構(gòu)的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，但是，國(guó)內(nèi)外道路工作者采用不同研究方法進(jìn)行了多種疲勞開(kāi)裂模擬試驗(yàn)以獲取預(yù)測(cè)路面疲勞壽命時(shí)缺乏容易獲取的疲勞斷裂參數(shù)[3]。近年來(lái)，由于半圓彎抗（SCB）試驗(yàn)因其試件來(lái)源的廣泛性和制作的方便性越來(lái)越受到關(guān)注，特別是該試驗(yàn)可以采用路面芯樣作為研究對(duì)象，一些道路工程領(lǐng)域的研究者開(kāi)始采用這種方法來(lái)研究混合料的疲勞性能[4]。與此同時(shí)，溫拌瀝青降低瀝青混合料拌和與壓實(shí)溫度的技術(shù)特點(diǎn)使其水穩(wěn)定性問(wèn)題較熱HMA 更復(fù)雜[5]。WMA 作為一種節(jié)能減排的綠色筑路技術(shù)得到廣泛關(guān)注的同時(shí)，其水穩(wěn)定性目前仍是業(yè)界擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題，這也是溫拌瀝青技術(shù)普及不高的關(guān)鍵因素之一。為此，本研究依托工程項(xiàng)目對(duì)溫拌瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)芯樣進(jìn)行半圓彎抗與水敏感性試驗(yàn)研究，以期為客觀(guān)評(píng)價(jià)溫拌瀝青混合料的路用性能提供借鑒。

1 原材料

采用的8 種溫拌瀝青混合料（WMA）是由三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目提供。這三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目中所選的八種瀝青混合料的參數(shù)如表1所示。所用瀝青膠結(jié)料的等級(jí)有兩種，分別為PG 70-22 和PG 76-22，集料公稱(chēng)最大粒徑為19.0mm或12.5mm，都符合要求的標(biāo)準(zhǔn)。在每一個(gè)項(xiàng)目中，加入一個(gè)熱拌瀝青混合料，作為對(duì)照組。

2 WMA 施工質(zhì)量評(píng)價(jià)

表1 瀝青混合料參數(shù)

2.1 半圓彎抗試驗(yàn)

采用SCB 試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的斷裂性能，SCB 試驗(yàn)裝置及示意圖如圖1和圖2所示。SCB 試驗(yàn)在25℃的環(huán)境下進(jìn)行，橫梁以0.5mm/min 的恒定速率加載，直到試件斷裂破壞，并在試驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)記錄荷載與形變的數(shù)據(jù)。在SCB試驗(yàn)中，瀝青混合料試件采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀（SGC）以（7±0.5）%的空隙率壓實(shí)，每組三塊試件，其空隙率應(yīng)保持一致。

本試驗(yàn)采用斷裂延度JC(稱(chēng)J 積分的臨界值)，描述瀝青混合料的斷裂性能，高Jc 值的瀝青混合料抗裂性能好。

式中：Jc是斷裂延度（kJ/mm2）；b 是試件厚度（m）；a 是預(yù)割裂痕深度（m）；U 是通過(guò)荷載位移曲線(xiàn)獲得的達(dá)到試件破壞時(shí)的應(yīng)變能（kJ）；ΔU/Δα 是應(yīng)變能和預(yù)割裂痕深度的變化率。用上述公式確定Jc值，需要在半圓彎抗試驗(yàn)中采用至少兩個(gè)不同的預(yù)割裂痕深度，以確定應(yīng)變能和裂痕深度的變化率（ΔU/Δα）。試驗(yàn)時(shí)對(duì)25.4mm，31.8mm 和38mm 預(yù)割裂痕深度的試件進(jìn)行半圓彎抗試驗(yàn)，以增加斜率ΔU/Δα 的準(zhǔn)確性。

表2 混合料級(jí)配

圖1 半圓彎抗試驗(yàn)裝置

圖2 半圓彎抗試驗(yàn)裝置示意圖

2.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

采 用 改 進(jìn)Lottman 試 驗(yàn)（AASHTO T283）評(píng) 價(jià)WMA 的水穩(wěn)定性。兩組試件在兩種不同的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，第一組為非條件試驗(yàn)，在25℃水浴中保溫2h 后測(cè)試其間接拉伸強(qiáng)度ITS1，第二組為條件試驗(yàn)，首先將試件部分真空飽水后，在-18℃條件下凍融16h，然后在60℃水浴中浸泡24h 解凍，最后在25℃水浴中保溫2h 后測(cè)試其間接拉伸強(qiáng)度ITS2。條件試驗(yàn)與非條件試驗(yàn)的間接拉伸強(qiáng)度比即為T(mén)SR，以TSR 為指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

3 結(jié)果與討論

3.1 半圓彎抗試驗(yàn)分析

對(duì)應(yīng)變能和預(yù)割裂痕深度進(jìn)行最小二乘擬合得到試件的斷裂延度Jc，結(jié)果如圖3所示。

圖3 應(yīng)變能和裂痕深度變化率

圖4 半圓彎抗試驗(yàn)結(jié)果

半圓彎抗試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。與相應(yīng)的HMA 比較，WMA 表現(xiàn)出相近或更高的Jc值。在LA 10 項(xiàng)目中，WMA 表現(xiàn)出與HMA 相近的抗斷裂性能。然而，US 90和US 61 項(xiàng)目中，WMA 表現(xiàn)出比HMA 具有更好的抗斷裂性能。在三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目中，WMA 的Jc值都小于或等于0.5kJ/m2，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是，US 90 和US 61 項(xiàng)目中的HMA 不符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，WMA 技術(shù)的使用提高了瀝青混合料的抗斷裂性能。

3.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)分析

圖5 修正 Lottman 試驗(yàn)結(jié)果

圖5給出瀝青混合料的平均TSR 值。在LA 10 項(xiàng)目中，添加了Evotherm 的瀝青混合料TSR 值小于80%，沒(méi)有達(dá)到相關(guān)規(guī)程中中TSR 最低標(biāo)準(zhǔn)。總體來(lái)看，除了LA 10 項(xiàng)目之外，WMA 和HMA 的TSR 值沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異。雖然LA 10 項(xiàng)目中WMA 的TSR 較低，但所有條件間接拉伸（IDT）強(qiáng)度均等于或大于689.48KPa，平均值為1022.49KPa。

4 結(jié)語(yǔ)

1）與相應(yīng)的HMA 比較，WMA 表現(xiàn)出相近或更高的Jc值，WMA 技術(shù)的使用提高了瀝青混合料的抗斷裂性能。

2）溫拌瀝青混合料和普通熱拌瀝青混合料的水敏感性沒(méi)有顯著差異。

3）本研究樣本量有限，且均為現(xiàn)場(chǎng)采集樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，變異性較大，建議室內(nèi)成型試件或采取更好地施工控制手段得到樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以更客觀(guān)評(píng)價(jià)溫拌瀝青的疲勞與水敏感性。

中國(guó)建材總院2018年四月西北三家院所經(jīng)營(yíng)工作會(huì)議在西安院順利召開(kāi)

5月21日，中國(guó)建材總院2018年四月西北三家院所經(jīng)營(yíng)工作會(huì)議在西安院順利召開(kāi)，中國(guó)建材總院院長(zhǎng)姚燕主持會(huì)議。參加此次會(huì)議的有中國(guó)建材集團(tuán)科技管理部副主任鄒宇知、中國(guó)建材總院副總會(huì)計(jì)師、財(cái)經(jīng)資產(chǎn)部部長(zhǎng)楊京紅、中國(guó)建材總院投資與企管部副部長(zhǎng)酆綱，以及西安院、咸陶院、鐘表所的班子成員及財(cái)務(wù)負(fù)責(zé)人。

會(huì)上，西北三家院所的主要負(fù)責(zé)人分別就企業(yè)2018年1-4月的經(jīng)營(yíng)情況進(jìn)行了匯報(bào)；楊京紅副總會(huì)計(jì)師對(duì)集團(tuán)及總院1-4月經(jīng)營(yíng)工作情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)西北三家院所經(jīng)營(yíng)情況和指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié)分析，對(duì)集團(tuán)降杠桿減負(fù)債、壓控兩金以及集團(tuán)公司5月10日月度經(jīng)營(yíng)會(huì)有關(guān)要求和財(cái)務(wù)基礎(chǔ)管理要求進(jìn)行了傳達(dá)；酆綱副部長(zhǎng)對(duì)西北三家院所壓減工作及企業(yè)管理提出了進(jìn)一步的要求并進(jìn)行了說(shuō)明。

姚燕院長(zhǎng)在聽(tīng)取西北三家院所的匯報(bào)后進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)并做了重要講話(huà)，她強(qiáng)調(diào)：一是要各單位切實(shí)落實(shí)5+10KPI指標(biāo)，弄清問(wèn)題，采取措施，減少負(fù)面數(shù)值，增加正面數(shù)值，分項(xiàng)做好落實(shí)；二是希望各單位半年的經(jīng)營(yíng)指標(biāo)能達(dá)到要求，爭(zhēng)取要好于去年；三是各單位要抓經(jīng)營(yíng)和業(yè)務(wù)，特別是要注重抓新業(yè)務(wù)；四是各單位一把手要抓經(jīng)營(yíng)、抓財(cái)務(wù)、會(huì)看報(bào)表，透過(guò)報(bào)表分析下級(jí)企業(yè)；五是要繼續(xù)認(rèn)真學(xué)習(xí)習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想，維護(hù)習(xí)近平總書(shū)記核心地位、維護(hù)黨中央權(quán)威和集中統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，全面貫徹落實(shí)黨的十九大各項(xiàng)決策部署，自覺(jué)用黨的十九大精神武裝頭腦、指導(dǎo)實(shí)踐、推動(dòng)工作。會(huì)議最后她還強(qiáng)調(diào)：集團(tuán)巡視組已經(jīng)入駐中國(guó)建材總院，各單位要認(rèn)真對(duì)待，把此次巡視工作當(dāng)做一次政治體檢，把接受巡視的過(guò)程作為經(jīng)受組織考驗(yàn)、加強(qiáng)黨性鍛煉、自我完善提高、推動(dòng)實(shí)際工作的過(guò)程。各單位要與巡視組同向努力，以高度的政治自覺(jué)完成好此次巡視任務(wù)。