瀝青混合料疲勞自愈性能關鍵影響因素

張慧

山西施宇公路工程質(zhì)量檢測有限公司 山西大同 037001

影響瀝青混合料自愈合性能的因素有很多，從大的方面可以分為外部因素和內(nèi)部因素兩大類[1]。外部因素主要就是溫度和間歇時間，內(nèi)部因素則包括瀝青種類、級配、油石比等。只有搞清楚了瀝青混合料自愈合性能的影響因素，才能從材料設計角度設計出自愈合性能良好的瀝青混合料。

1 瀝青混合料自愈合機理

瀝青混合料的自愈行為包括兩個方面，即瀝青膠結(jié)料本身的自愈及其膠結(jié)料和集料粘附面的自愈。瀝青混合料的自愈合是開裂的逆過程，從宏觀角度把這一過程描述為裂縫的閉合和混合料強度的再獲得兩個過程。然而這些描述只是宏觀上的描述，并不能解釋裂縫愈合的真正原因，于是從微觀角度提出了解釋，他們提出瀝青材料的自愈合主要是瀝青的擴散，包括兩個主要過程，一是裂縫上下界面的浸潤，二是裂縫界面的瀝青分子擴散到裂縫處，使瀝青材料重新獲得強度。

2 瀝青混合料自愈合影響因素

2.1 瀝青混合料自愈合外部影響因素

影響瀝青混合料自愈合性能的外部因素最主要就是溫度和時間。在撤去外荷載后，由于瀝青混合料的粘彈性，其疲勞損傷經(jīng)過一段時間會愈合，只要經(jīng)歷足夠的間歇時間，瀝青材料的裂縫都可以愈合，而較高的溫度則會加速這一愈合過程。

把瀝青混合料切割成小梁后分成兩組，進行三點疲勞試驗，一組采取連續(xù)加載的方式，另一組采取加載0．1s，間歇1s的間歇加載方式，試驗結(jié)果指出采取間歇加載方式加載的小梁的疲勞壽命是采取連續(xù)加載方式小梁疲勞壽命的5-10倍，可見間歇時間對混合料愈合性能的影響?；贏C-13C級配研究間歇時間對瀝青混合料疲勞壽命的影響，研究結(jié)果表明當間歇時間小于0．5s時，瀝青混合料的疲勞壽命隨間歇時間延長而延長，當間歇時間大于0．5s后，間歇時間不再是影響疲勞壽命的主要因素。通過研究指出，瀝青混合料的疲勞壽命和間歇時間有很大關系，其疲勞壽命隨間歇時間延長而增大，當試驗溫度為40℃，間歇時間為0．3s時，瀝青混合料的疲勞壽命是連續(xù)加載時的5倍，當試驗溫度為25℃，間歇時間為0．5s時，這一比值達到了25。

2.2 瀝青混合料自愈合內(nèi)部影響因素

瀝青混合料作為一種粘彈性材料，其自身能夠發(fā)生自愈合行為與其自身的材料構成是緊密相關的。影響瀝青混合料自愈合性能的內(nèi)部因素主要有瀝青膠漿性質(zhì)、瀝青含量、礦料級配等。

選取SK-70號瀝青，基于動態(tài)剪切試驗研究了老化對瀝青自愈合性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老化后的SK-70瀝青的自愈合性能大幅降低。姜脘還研究了聚合物改性瀝青的自愈合性能，其研究結(jié)果表明加入聚合物改性劑后，瀝青的自愈合性能較基質(zhì)瀝青有很大提高。

3 提高瀝青混合料自愈合潛能措施

3.1 加入微膠囊

根據(jù)Whitel61的思想微膠囊可以用作瀝青和瀝青混凝土中的白愈合成分。在瀝青混凝土中摻入微膠囊是恢復瀝青混凝土原始性能的有效方法之一，該方法的原理是通過在環(huán)氧樹脂基體中加入微囊化愈合劑（DCPD）催化化學觸發(fā)劑Grubbs來實現(xiàn)自愈合。

3.2 電磁感應加熱

根據(jù)已有的研究，足夠的高溫可以促進瀝青的快速愈合，目前提高瀝青愈合溫度的最有效方法是利用電磁感應產(chǎn)生的能量。這種方法主要是在瀝青混合料中摻入導電纖維形成電磁反應，然后進行電能向熱能的轉(zhuǎn)換，從而提高瀝青混合料溫度，促進瀝青混合料自愈。

4 瀝青混合料的試驗檢測技術

要想合理有效的將瀝青混合料試驗檢測技術應用工程中的，相關人員要從其體積指標試驗檢測技術、低溫性能試驗檢測技術、密度試驗檢測技術、高溫穩(wěn)定性試驗檢測技術等方面著重入手，才能提高瀝青混合料試驗檢測技術，進而將其應用于工程中，保證工程質(zhì)量。

體積指標試驗檢測技術：體積指標試驗檢測技術在瀝青混合料的試驗檢測技術中占有主要地位。體積指標試驗檢測技術可以對瀝青公路的體積進行計算，進而深入的分析出瀝青公路材質(zhì)之間可能會出現(xiàn)的空隙，檢測其空隙率是否達到要求，是否會造成公路的坍塌。而體積指標試驗檢測技術主要使用雙面擊實 75 次的馬歇爾試件進行檢測，因為其試件實踐性能好，而且計算的準確率高，最主要的是其試件可以試用于多種多樣的環(huán)境，方便相關技術進行高效測驗。

低溫性能試驗檢測技術：該試驗檢測技術應用的低溫是指，-10℃條件下低溫彎曲試驗的評價工作，需將應變破壞作為重要評價指標。這里的瀝青混合料低溫彎曲試驗應變破壞，應根據(jù)工程所處的氣候條件與施工使用的瀝青混合料類型，進而提升工程施工的整體質(zhì)量效果。

密度試驗檢測技術：瀝青混合料密度的試驗檢測技術運用，需從準備工作入手，即先要在瀝青路面上確定適用的點位進行鉆芯取樣。而后，就可將獲取的芯樣放置在 35℃的溫度環(huán)境下。此時，就可避免瀝青路面在高溫環(huán)境下出現(xiàn)結(jié)構變形問題。

高溫穩(wěn)定性試驗檢測技術：高溫穩(wěn)定性的試驗檢測技術流程為：首先，經(jīng)篩分試驗確定級配，進而為后續(xù)的混合料最大理論密度試驗提供數(shù)據(jù)準備。其次，結(jié)合以往瀝青混合料的試驗檢測工作經(jīng)驗，來確定瀝青混合料的最佳油石比[2]。

5 結(jié)語

（1）在影響瀝青混合料自愈性的因素中：瀝青種類和溫度對瀝青混合料自愈合能力的影響顯著，瀝青用量與瀝青混合料自愈合能力呈正相關，休息時間與瀝青混合料自愈合能力呈正相關，空隙率與瀝青混合料自愈合能力呈負相關，損傷程度與瀝青混合料的自愈合能力呈負相關。

（2）自愈合瀝青混合料具有可行性，而由于瀝青混合料組成的復雜性與所處環(huán)境的復雜性，瀝青自愈合技術仍需不斷實踐和完善。