熱阻式瀝青混合料的隔熱降溫特性與路用性能評(píng)價(jià)

李彩霞，楊建華，張 苛

(1.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與鐵道工程學(xué)院，陜西 西安 710018；2.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064；3.阜陽(yáng)師范學(xué)院 信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236041)

瀝青路面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收率很高，通?？蛇_(dá)到90%～95%，尤其在夏季高溫時(shí)，瀝青路面的路表溫度可達(dá)到55～65 ℃[1-3].調(diào)查顯示，我國(guó)城市道路覆蓋率已達(dá)到7%～15%，路面高溫增加了其夜間的大氣逆輻射程度，成為形成城市“熱島效應(yīng)”現(xiàn)象的主要影響因素之一[4-6].此外，文獻(xiàn)[7]指出，當(dāng)路表面溫度低于55 ℃時(shí)，車轍將被限制在毫米級(jí)別內(nèi)，且其速度發(fā)展緩慢，而當(dāng)路表面溫度達(dá)到55～65 ℃時(shí)，車轍將以厘米級(jí)的速度發(fā)展.高溫車轍病害的產(chǎn)生與發(fā)展不僅給道路養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)了巨大壓力，而且顯著降低了道路的服務(wù)水平與車輛行駛的安全性.因此，采取有效的措施降低瀝青路面的溫度，達(dá)到減輕城市“熱島效應(yīng)”及瀝青路面高溫車轍病害的目的，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義.

在瀝青路面上設(shè)置反射式涂層是目前普遍用來(lái)降低瀝青路面溫度的一種措施，該種方法形成的遮熱型路面在有效降低路面溫度的同時(shí)，賦予瀝青層良好的高溫性能.但是，涂覆層的實(shí)際應(yīng)用仍然存在一些局限性，主要表現(xiàn)為①涂覆層的施工均勻性和厚度不易控制；②涂覆層嚴(yán)重降低了抗滑性等表面功能；③同時(shí)其自身的耐磨性和隔熱降溫耐久性相對(duì)不足制約了其實(shí)際應(yīng)用[8-11].

為此，研究人員提出采用熱阻式瀝青混合料的思路，并在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上取得了豐富的成果.李淵沅通過(guò)分析不同摻量的煅燒鋁礬石對(duì)混合料隔熱和路用性能的影響，采用熵權(quán)-TOPSIS分析法確定了煅燒鋁礬石的合理?yè)搅縖12]；鄒玲采用陶粒替換普通集料的方式設(shè)計(jì)了SMA-10熱阻薄層罩面，分析了薄層罩面對(duì)混合料內(nèi)部不同層位溫度的影響，并推薦了陶粒的最佳摻量[13]；Wang C H制備了電氣石改性瀝青混合料，探究了電氣石改性瀝青混合料的降溫效果及降溫機(jī)理，并分析了其路用性能，發(fā)現(xiàn)電氣石的添加能夠顯著提高混合料的高、低溫和水穩(wěn)性能[14].綜合研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，目前的研究主要體現(xiàn)在熱阻式瀝青混合料的降溫效果及路用性能評(píng)價(jià)方面，而對(duì)混合料不同厚度處的升溫過(guò)程和降溫行為分析較少，且相關(guān)內(nèi)容有待進(jìn)一步研究探討.

本文選擇具有低導(dǎo)熱系數(shù)的煅燒鋁礬石替換普通集料的方式，探究其在不同摻量下的瀝青混合料不同厚度處的升溫過(guò)程和降溫行為，并對(duì)比分析不同瀝青混合料的隔熱降溫性能，確定各瀝青混合料中煅燒鋁礬石的最佳摻量；在此基礎(chǔ)上，分別評(píng)價(jià)煅燒鋁礬石在最佳摻量時(shí)瀝青混合料的路用性能.為瀝青路面降溫研究提供了一種新的方法和思路，對(duì)煅燒鋁礬石阻熱型瀝青混合料的推廣應(yīng)用具有理論指導(dǎo)意義.

1 原材料與試驗(yàn)方案

1.1 原材料的選取

試驗(yàn)選擇目前高速公路面層鋪筑中普遍應(yīng)用的密級(jí)配瀝青混凝土混合料(AC-13)和瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA-13)作為研究對(duì)象，AC-13制備原材料包含SK-90#基質(zhì)瀝青、玄武巖粗集料和細(xì)集料、煅燒鋁礬石粗集料及石灰?guī)r礦粉；SMA-13制備原材料由SBS改性瀝青、木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑、玄武巖粗集料和細(xì)集料、煅燒鋁礬石粗集料及石灰?guī)r礦粉構(gòu)成.由于原材料良好的技術(shù)性能是其具有優(yōu)良物理力學(xué)性能的前提和保證，因此，首先對(duì)原材料的技術(shù)性能進(jìn)行了測(cè)定，以使其滿足相關(guān)規(guī)范要求[15].其中，粗集料的基本性能指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表1所列.

表1 粗集料基本性能指標(biāo)Tab.1 Basic performance index of coarse aggregate

1.2 混合料配合比設(shè)計(jì)

阻熱型瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方法與普通瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法類似，需依次經(jīng)過(guò)集料物理參數(shù)的測(cè)定、礦料級(jí)配設(shè)計(jì)及最佳油石比的確定.AC-13和SMA-13礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表2所列，采用馬歇爾設(shè)計(jì)法分別確定的煅燒鋁礬石在不同摻量條件下的混合料最佳油石比如表3所列，混合料的設(shè)計(jì)空隙率為(4±0.5)%，纖維穩(wěn)定劑摻量為混合料總質(zhì)量的0.3%.

表2 AC-13和SMA-13礦質(zhì)混合料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果Tab.2 Results of mineral mixture grading design of AC-13 and SMA-13

表3 煅燒鋁礬石在不同摻量時(shí)的最佳油石比Tab.3 Optimal asphalt content for asphalt mixture with calcined bauxite at different dosage/%

1.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

(1)隔熱降溫特性分析

根據(jù)實(shí)際太陽(yáng)對(duì)路面的輻射規(guī)律，自制隔熱降溫測(cè)試設(shè)備，探究煅燒鋁礬石在0%、20%、40%、60%、80%和100%摻量條件下的AC-13車轍板試件上表面、中位置和下表面的升溫過(guò)程和隔熱降溫規(guī)律，對(duì)比評(píng)價(jià)AC-13和SMA-13混合料隔熱降溫性能的優(yōu)劣，并針對(duì)AC-13和SMA-13分別推薦煅燒鋁礬石的最佳摻量.

(2)路用性能評(píng)價(jià)

針對(duì)AC-13和SMA-13瀝青混合料，分別探究未摻加煅燒鋁礬石和煅燒鋁礬石在最佳摻量條件下混合料的高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)性能和水熱耦合作用下的路用性能，分析煅燒鋁礬石的加入對(duì)瀝青混合料路用性能的影響，并依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)其路用性能做出評(píng)價(jià)，以為其工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo).

2 阻熱型瀝青混合料的隔熱降溫特性分析

2.1 室內(nèi)模擬太陽(yáng)輻射試驗(yàn)方法

(1)試驗(yàn)設(shè)備

為了在室內(nèi)最大程度地模擬太陽(yáng)對(duì)瀝青路面的輻射，以克服室外試驗(yàn)因受大氣環(huán)境因素的影響而造成試驗(yàn)結(jié)果重現(xiàn)性差等問(wèn)題，通過(guò)合理選擇光源、確定測(cè)試參數(shù)及驗(yàn)證設(shè)備輻射均勻性等步驟.先進(jìn)行室內(nèi)模擬太陽(yáng)輻射試驗(yàn)設(shè)備的制作.其中，考慮到碘鎢燈發(fā)出的光線波長(zhǎng)范圍與太陽(yáng)輻射光譜波長(zhǎng)相接近，因此，采用碘鎢燈作為模擬光源，其功率為300 W；由于實(shí)際太陽(yáng)輻射強(qiáng)度隨時(shí)間呈正弦變化，而室內(nèi)模擬時(shí)的光照強(qiáng)度為固定值，為與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果保持一致性，需對(duì)影響溫度測(cè)試結(jié)果的輻射強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行等效換算，借鑒文獻(xiàn)[7]的換算方法，確定的室內(nèi)模擬輻射強(qiáng)度和時(shí)間分別為788 W/m2和7 h.同時(shí)，由于輻射強(qiáng)度受輻射燈的數(shù)量、排布方式、距離車轍板試件高度及設(shè)備尺寸等因素的影響，因此通過(guò)采用輻射強(qiáng)度測(cè)試儀對(duì)車轍板試件上表面各測(cè)點(diǎn)處輻射強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)理論輻射強(qiáng)度(788 W/m2)對(duì)上述各因素進(jìn)行調(diào)整，最終確定的測(cè)試設(shè)備總體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1.車轍板試件溫度測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖2所示.

圖1 隔熱降溫性能測(cè)試設(shè)備結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of test equipment for heat insulation and cooling performance

圖2 車轍板溫度測(cè)點(diǎn)布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of measuring point arrangement in rutting plate

為了保證設(shè)備測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，試驗(yàn)依據(jù)表2中的礦質(zhì)混合料級(jí)配分別成型未摻加煅燒鋁礬石時(shí)的AC-13和SMA-13車轍板試件，成型后測(cè)定試件表面各測(cè)點(diǎn)處的輻射強(qiáng)度，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)公式(1)、(2)和(3)所示的控制條件對(duì)其輻射均勻性進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明設(shè)備輻射的均勻性滿足要求.試件表面各測(cè)點(diǎn)處的輻射強(qiáng)度測(cè)試值如表4所示.

(1)

(2)

(3)

表4 AC-13和SMA-13車轍板試件表面各測(cè)點(diǎn)處的輻射強(qiáng)度測(cè)試值Tab.4 Radiation intensity of AC-13 and SMA-13 rutting plate specimens at different measuring points on the surface W·m-2

(2)測(cè)試方法

首先，采用輪碾法成型300 mm×300 mm×50 mm的車轍板試件，對(duì)上、下表面測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，并依據(jù)圖2尺寸對(duì)其進(jìn)行鉆孔(孔徑為5 mm)，鉆孔后埋入熱電偶溫度傳感器并采用瀝青進(jìn)行封孔，以固定溫度傳感器并防止可能的自然通風(fēng)等環(huán)境因素對(duì)溫度測(cè)試造成的影響，從而保證測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性.其次，測(cè)定試件上表面、中位置和下表面的溫度變化規(guī)律，以探究不同厚度處和不同類型混合料的隔熱降溫特性，各厚度處三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度均值作為試驗(yàn)結(jié)果.

2.2 不同厚度處的升溫過(guò)程與降溫行為

按照室內(nèi)模擬太陽(yáng)輻射試驗(yàn)方法，分別測(cè)定煅燒鋁礬石摻量分別在0%、20%、40%、60%、80%和100%時(shí)AC-13車轍板試件上表面、中位置和下表面的溫度在整個(gè)加熱區(qū)間的變化規(guī)律，測(cè)定結(jié)果如圖3所示.

圖3 AC-13車轍板試件不同厚度處的溫度變化Fig.3 Temperature changes at different thickness of AC-13 rutting plate specimens

由圖3可知，煅燒鋁礬石的加入可有效地降低AC-13車轍板試件不同厚度處的溫度，且隨著煅燒鋁礬石摻量的增大，降溫效果逐漸增強(qiáng).根據(jù)圖3(a)，當(dāng)未摻加煅燒鋁礬石或其摻量較少時(shí)，試件上表面溫度在初始階段呈對(duì)數(shù)上升，上升速度較快，隨后逐漸趨于平緩；當(dāng)其摻量達(dá)到40%時(shí)，整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中同一試件的上表面溫度增速接近于恒定值，同時(shí)不同摻量的試件上表面溫度平均增速逐漸減小，這反映出煅燒鋁礬石的加入延緩了到達(dá)相同溫度而需要的時(shí)間，且達(dá)到試件表面降溫的目的.

根據(jù)圖3(b)和圖3(c)，在煅燒鋁礬石不同摻量條件下，試件中位置和下表面溫度上升過(guò)程均可劃分為“三階段”——緩慢上升階段、加速上升階段和穩(wěn)定階段.緩慢上升階段表現(xiàn)為車轍板試件中位置和下表面溫度增速較小，曲線比較平緩，中位置和下表面該階段分別持續(xù)約1h和2h；加速上升階段試件中位置和下表面溫度上升速度較快，且二者位置處的溫度均隨摻量的增大而減小，尤其當(dāng)煅燒鋁礬石摻量達(dá)到60%時(shí)降溫幅度最顯著；穩(wěn)定階段表現(xiàn)為試件中位置和下表面溫度各自達(dá)到了平衡，曲線比較平緩.

同時(shí)，繪制試件達(dá)到溫度平衡狀態(tài)時(shí)上、中和下位置處的溫度隨煅燒鋁礬石摻量的關(guān)系曲線圖，及計(jì)算試件達(dá)到溫度平衡時(shí)上下表面溫度差，以表征煅燒鋁礬石的隔熱降溫效果.結(jié)果如圖4所示.

圖4 不同厚度處的溫度與上下表面溫差Fig.4 Temperature at different thickness and temperature difference between top and bottom surface

由圖4可知，車轍板試件不同厚度處的溫度均隨煅燒鋁礬石摻量的增大而降低，表現(xiàn)出了良好的降溫效果，其對(duì)不同厚度處的降溫效果排序?yàn)樯媳砻?中位置<下表面.同時(shí)，試件上下表面溫差隨煅燒鋁礬石摻量的增大而增大，這進(jìn)一步說(shuō)明了煅燒鋁礬石的加入具有隔熱降溫作用，且其摻量達(dá)到60%時(shí)，該作用最顯著.因此，推薦AC-13混合料中煅燒鋁礬石最佳摻量為60%.

綜上，煅燒鋁礬石粗集料的摻入延緩了熱量在試件內(nèi)部的傳遞，使試件不同厚度處表現(xiàn)出不同的升溫過(guò)程和降溫行為，同時(shí)降低了試件的溫度.摻加煅燒鋁礬石的AC-13瀝青混合料具有良好的隔熱降溫效果，這是因?yàn)殪褵X礬石具有低吸熱率和低導(dǎo)熱系數(shù)，這有效地改變了瀝青混合料的熱物參數(shù)，即減小了瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù).

2.3 不同類型混合料的隔熱降溫性能

試驗(yàn)選擇AC-13和SMA-13瀝青混合料作為研究對(duì)象，通過(guò)分析煅燒鋁礬石在不同摻量時(shí)二者混合料的隔熱降溫性能，對(duì)不同類型混合料的隔熱降溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià).二者車轍板試件溫度達(dá)到平衡時(shí)不同厚度處的溫度及上下表面溫差計(jì)算結(jié)果分別如圖5和圖6所示.

圖5 溫度平衡時(shí)不同厚度處的溫度Fig.5 Different thickness’s temperature at the temperature balance

圖6 溫度平衡時(shí)上下表面的溫度差Fig.6 Temperature difference between top and bottom surface at the temperature balance

根據(jù)圖5和圖6，在相同摻量下，SMA-13混合料試件上表面、中位置和下表面溫度均較高，且其上下表面溫差值均小于AC-13混合料，這說(shuō)明煅燒鋁礬石的摻入對(duì)SMA-13混合料的降溫效果劣于對(duì)AC-13混合料的降溫效果.究其原因，一方面SMA-13混合料表現(xiàn)出“三多一少”的特點(diǎn)，即粗集料、礦粉和瀝青用量多，細(xì)集料用量少，雖然煅燒鋁礬石粗集料的替換量較AC-13混合料中多，但瀝青用量的增加成為制約SMA-13混合料溫度下降的主要因素；另一方面，雖然SMA-13混合料中添加的纖維穩(wěn)定劑自身具有良好的絕熱性能，但同時(shí)纖維穩(wěn)定劑具有吸油和可能的搭橋交聯(lián)作用，兩種作用能夠使集料表面形成更厚的結(jié)構(gòu)瀝青膜，從而增加了混合料的導(dǎo)熱性能.

此外，根據(jù)圖6，SMA-13混合料中煅燒鋁礬石摻量為80%時(shí)的降溫效果與AC-13混合料中煅燒鋁礬石摻量為60%時(shí)的降溫效果相接近，且該摻量下的降溫效果最明顯，摻量大于80%時(shí)降溫幅度趨于平緩.因此，推薦SMA-13混合料中煅燒鋁礬石的最佳摻量為80%.

3 阻熱型瀝青混合料的路用性能評(píng)價(jià)

瀝青混合料良好的路用性能是其應(yīng)用于實(shí)體工程的保證，本節(jié)分別探究?jī)煞N熱阻式瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性和水熱耦合作用下的路用性能，為阻熱型瀝青混合料在實(shí)體工程中的應(yīng)用奠定良好的理論基礎(chǔ).

3.1 高溫性能

高溫性能采用國(guó)標(biāo)車轍試驗(yàn)方法，以動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)評(píng)價(jià)其高溫性能.試驗(yàn)首先采用輪碾法分別成型未摻加煅燒鋁礬石的AC-13車轍板試件(AC-13-0%)、煅燒鋁礬石在最佳摻量時(shí)的AC-13車轍板試件(AC-13-60%)、未摻加煅燒鋁礬石的SMA-13車轍板試件(SMA-13-0%)和最佳摻量時(shí)的SMA-13車轍板試件(SMA-13-80%)，然后按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的方法進(jìn)行車轍試驗(yàn).動(dòng)穩(wěn)定度測(cè)定結(jié)果如圖7所示.

圖7 不同類型的混合料動(dòng)穩(wěn)定度測(cè)定結(jié)果Fig.7 Results of dynamic stability of different types of mixtures

根據(jù)圖7，煅燒鋁礬石在最佳摻量條件下，AC-13和SMA-13混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別為未摻加煅燒鋁礬石試件的1.58和1.11倍，表明二者混合料的高溫性能均有較大幅度的提升，且其對(duì)AC-13混合料高溫性能的提升幅度更大.二者混合料高溫性能顯著提高是煅燒鋁礬石具有減緩溫度上升速率及良好降溫功效的結(jié)果，這保證了瀝青路面良好的高溫抗車轍能力.

3.2 低溫性能

采用低溫小梁彎曲蠕變?cè)囼?yàn)分別測(cè)定煅燒鋁礬石在不同摻量時(shí)車轍板試件的低溫性能，以分析煅燒鋁礬石摻量對(duì)試件低溫性能的影響，并對(duì)煅燒鋁礬石在最佳摻量時(shí)試件的低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià).試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示.

圖8 煅燒鋁礬石在不同摻量下的低溫破壞應(yīng)變Fig.8 Low temperature failure strain of calcined Bauxite at different dosages

根據(jù)圖8，兩種瀝青混合料在摻加煅燒鋁礬石后的低溫性能均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求，且煅燒鋁礬石的摻量對(duì)其低溫性能的影響較小，各摻量條件下的試件均表現(xiàn)出良好的低溫性能.

3.3 水穩(wěn)性能

水穩(wěn)定性采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)測(cè)定，分別以殘留穩(wěn)定度MS0和殘留強(qiáng)度比TSR指標(biāo)評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性，二者需同時(shí)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的要求.試驗(yàn)分別測(cè)定了AC-13-0%、AC-13-60%、SMA-13-0%和SMA-13-80%混合料的水穩(wěn)定性指標(biāo)，測(cè)定結(jié)果如圖9所示.

圖9 混合料殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比測(cè)定結(jié)果Fig.9 Results of residual stability and residual strength ratio of mixtures

由圖9可知，煅燒鋁礬石的摻加對(duì)AC-13和SMA-13瀝青混合料的水穩(wěn)定性均有較大程度的不利影響，使其殘留穩(wěn)定度MS0和殘留強(qiáng)度比TSR下降至規(guī)范限值附近.其中，煅燒鋁礬石在最佳摻量條件下，AC-13混合料的MS0和TSR值分別下降6.8%和3.9%，SMA-13混合料的MS0和TSR值分別下降5.3%和3.8%，這一方面表明煅燒鋁礬石對(duì)混合料水穩(wěn)定性的不利影響，一方面體現(xiàn)出煅燒鋁礬石對(duì)AC-13水穩(wěn)定性的不利影響更顯著.

瀝青混合料的水穩(wěn)定性受到礦料性質(zhì)、瀝青結(jié)合料的粘結(jié)作用、空隙率和有效瀝青膜厚度等因素的影響.其中，由于煅燒鋁礬石與集料的黏附性能差、吸水率大和表面微孔隙發(fā)育等性質(zhì)，成為降低瀝青混合料的抗水損害性能的主要因素.

綜上，煅燒鋁礬石在最佳摻量條件下，混合料具有良好的高低溫性能，而水穩(wěn)性能相對(duì)不足.因此，建議將其用于降雨量小于1 000 mm的濕潤(rùn)區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)，或采取添加有機(jī)胺和消石灰等抗剝落劑措施，以改善混合料的水穩(wěn)定性能，從而減少路面的水損害現(xiàn)象和由水損害導(dǎo)致的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用附加問(wèn)題.

3.4 水熱綜合作用

采用漢堡車轍試驗(yàn)(Hamburg wheel-track device, HWTD)評(píng)價(jià)阻熱型瀝青混合料在水熱綜合作用下的路用性能，漢堡車轍試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)不同試驗(yàn)條件和試件形式下的系列試驗(yàn)，結(jié)合研究目的，試驗(yàn)成型300 mm×300 mm×50 mm的板式試件，并在水浴條件下分析評(píng)價(jià)AC-13-0%、AC-13-60%、SMA-13-0%和SMA-13-80%的抗水熱綜合作用性能.

文獻(xiàn)[16-18]通過(guò)分析不同溫度對(duì)基質(zhì)瀝青和改性瀝青混合料抗車轍性能的影響，發(fā)現(xiàn)水浴60 ℃試驗(yàn)條件不適用于基質(zhì)瀝青混合料，此條件下基質(zhì)瀝青混合料試件的車轍變形速率過(guò)快，評(píng)價(jià)結(jié)果真實(shí)性比較低，而不同改性瀝青混合料在該溫度條件下的車轍深度區(qū)分度明顯.因此，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果建議基質(zhì)和改性瀝青混合料的漢堡車轍試驗(yàn)溫度分別為50 ℃和60 ℃.

圖10 漢堡車轍試驗(yàn)圖像Fig.10 Image of hamburg rutting test

綜上，本文在50 ℃條件下分析AC-13-0%和AC-13-60%的抗水熱綜合作用性能，及在60 ℃條件下分析SMA-13-0%和SMA-13-80%的抗水熱綜合作用性能，試驗(yàn)過(guò)程如圖10所示，車轍深度變化規(guī)律如圖11所示.

圖11 漢堡車轍試驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Results ofhamburg rutting test

由圖11可知，二者混合料的車轍變形過(guò)程均可劃分為初期壓密階段和后期平穩(wěn)階段，負(fù)荷輪作用20 000次后，煅燒鋁礬石在最優(yōu)摻量時(shí)AC-13和SMA-13混合料的車轍深度分別是未摻加煅燒鋁礬石的0.65倍和0.71倍，表明煅燒鋁礬石的摻入可明顯改善混合料的抗水熱綜合作用性能.作為密級(jí)配瀝青混合料，AC-13和SMA-13混合料的設(shè)計(jì)空隙率較小，水分難以滲透入試件內(nèi)部，因此，試件內(nèi)部溫度的上升主要取決于試件表面的熱傳導(dǎo)作用.由于煅燒鋁礬石的阻礙和延緩熱量傳遞作用，使通過(guò)循環(huán)水的熱對(duì)流作用在試件表面產(chǎn)生的熱量難以傳遞至試件內(nèi)部，從而有效地提高了二者混合料的抵抗水熱綜合作用性能.

4 結(jié)論

(1)AC-13車轍板試件不同厚度處表現(xiàn)出不同的升溫過(guò)程和隔熱降溫行為，煅燒鋁礬石對(duì)不同厚度處的降溫幅度排序?yàn)橄卤砻?中位置>上表面，且不同厚度處的降溫幅度均隨煅燒鋁礬石摻量的增大而升高，以及隨著煅燒鋁礬石摻量的增大，試件上下表面溫差逐漸增大，表現(xiàn)出良好的隔熱降溫性能.

(2)煅燒鋁礬石對(duì)AC-13混合料的隔熱降溫效果優(yōu)于對(duì)SMA-13混合料的隔熱降溫效果，綜合考慮降溫幅度和經(jīng)濟(jì)性，推薦AC-13混合料中的煅燒鋁礬石最佳摻量為60%，SMA-13混合料中的煅燒鋁礬石最佳摻量為80%.

(3)煅燒鋁礬石在最佳摻量條件下，AC-13和SMA-13混合料具有優(yōu)異的高溫抗車轍性能和良好的抵抗水熱綜合作用的性能，但二者的低溫破壞應(yīng)變值接近于規(guī)范要求，水穩(wěn)性能相對(duì)不足，因此，建議將其應(yīng)用于年降雨量小于1 000 mm的濕潤(rùn)區(qū)、半干旱區(qū)和干旱區(qū)，或使用時(shí)采用添加抗剝落劑等措施，以保證其水穩(wěn)性能.

(4)煅燒鋁礬石摻量對(duì)混合料的低溫性能影響不明顯，各摻量條件下的AC-13和SMA-13混合料試件具有良好的低溫性能.