瀝青用量對混合料剪切模量的影響性探究

楊步高

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西大同 037006)

0 引言

隨溫度的變化，瀝青混合料的力學性質(zhì)也隨之變化，在不同的溫度下，瀝青路面出現(xiàn)的路面病害也會不同，這都是瀝青混合料粘彈性材料的性質(zhì)所決定的。車轍是一種常見的瀝青路面病害，它是由于混合料流動變形所導致的［1］。這是因為在剪應力作用下，瀝青混合料會發(fā)生塑性流動，進而使路面出現(xiàn)了車轍。瀝青混合料抗剪性能不足，會使路面在荷載作用下更容易出現(xiàn)車轍壅包等病害［2］。因此，抗剪性能指標越來越受到人們的重視。

1 原材料各項技術性能

1．1 瀝青

瀝青是決定路面使用性能的關鍵因素之一［3］，本文選擇SBS成品改性瀝青進行試驗，瀝青的技術指標如表1所示，符合規(guī)范［4］技術要求。

表1 瀝青基本指標

1．2 集料及礦粉

集料分為粗集料和細集料，使用前應按照規(guī)范要求測試相應技術參數(shù)［5，6］。本研究所用集料選自大運高速公路工程使用的集料，粗、細集料均為石灰?guī)r，礦粉為磨細石灰石。粗、細集料及礦粉填料指標試驗結(jié)果如表2～表4所示。

表2 粗集料基本指標 %

表3 細集料基本指標

表4 礦粉指標試驗結(jié)果

1．3 混合料級配

試驗采用的級配為三種AC-16級配，分別是規(guī)范中值級配、下限級配和“S”級配，每種級配和級配曲線分別如表5和圖1所示。

2 油石比對混合料剪切破壞模量的影響

研究成果表明，混合料的抗車轍能力受瀝青用量的影響極為顯著，因此，對瀝青用量進行嚴格控制具有非常重要的意義，對改善瀝青路面的抗車轍能力具有顯著作用［7］。

為了弄清楚瀝青用量對混合料抗車轍能力的影響規(guī)律，本文采用不同瀝青用量制作試件，通過等速率軸向局部加載試驗，測試各試件的剪切破壞模量，以此來研究油石比對混合料剪切破壞模量的影響規(guī)律，從而可以得到路面抗車轍能力受瀝青用量的影響規(guī)律。

表5 AC-16級配

圖1 AC-16級配曲線

2．1 試驗結(jié)果

選用表5中三種AC-16級配，每種級配采用三種油石比，如表6所示。通過等速率軸向局部加載試驗分別測試計算各試件的模量值，得到結(jié)果如下。

表6 不同油石比的剪切破壞模量值

2．2 結(jié)果分析

對表6試驗結(jié)果進行處理，得出不同級配的混合料的剪切破壞模量與油石比關系圖(見圖2)。從圖2中可以看出:

1)隨著瀝青用量的不斷增加，混合料的剪切破壞模量值呈規(guī)律性變化?？偟膩砜?，剛開始瀝青用量較少，結(jié)構(gòu)瀝青含量少，混合料內(nèi)顆粒之間的粘結(jié)力較差，混合料的整體性不足，剪切破壞模量值也就偏低。但隨著瀝青用量的不斷增多，結(jié)構(gòu)瀝青量也隨之增加，礦料表面裹覆的瀝青逐漸增多，礦料之間的粘結(jié)更加緊密，混合料的整體性得到加強，抵抗破壞的能力也增強，剪切破壞模量增大。當瀝青用量達到最佳時，混合料的抗變形能力達到最優(yōu)，此時的剪切破壞模量最大。而當瀝青含量超過最佳值時，自由瀝青含量增多，在自由瀝青的“潤滑作用”下，礦料之間的聯(lián)系被減弱，混合料的整體性降低，抵御變形的能力減弱，剪切破壞模量降低。

2)隨著瀝青用量的不斷增加，AC-16“S”級配的混合料模量值逐漸減小，原因主要在于:“S”級配AC-16瀝青混合料的最佳瀝青用量較低，試驗采用的初始瀝青用量就可以產(chǎn)生足夠的結(jié)構(gòu)瀝青來裹覆礦料，而后增加的瀝青大多都成為自由瀝青，對瀝青混合料的抗變形能力具有負面作用，從而導致了抗剪切模量的降低。這同時表明“S”級配可以一定程度上節(jié)省瀝青用量。

圖2 AC-16油石比與剪切破壞模量的關系

3 結(jié)語

1)選擇合適的混合料級配對瀝青路面的使用性能具有決定性作用，同時還可以在一定程度上節(jié)省瀝青用量，剪切破壞模量可以作為判斷級配好壞的一個指標來考慮。2)本文的試驗結(jié)果表明，瀝青用量對瀝青混合料模量值具有重要影響，如果僅以混合料高溫性能為判別標準，不是所有的級配在最佳瀝青用量下其模量都到達峰值。因此，正確合理的確定混合料最佳瀝青用量是保證混合料有高的模量值的重要前提。

［1] 杜順成，戴經(jīng)梁．瀝青混合料永久變形評價指標［J］．中國公路學報，2006(5):18-22．

［2] 石 寧，陳佩茹，周富杰．瀝青混合料永久變形特性簡單性能試驗的初步驗證［J］．公路，2003(6):132-135．

［3] 謝澤華．瀝青混合料高溫穩(wěn)定性三軸試驗研究［D］．長沙:長沙理工大學，2006．

［4] JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范［S］．

［5] JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程［S］．

［6] JTJ 058-2000，公路工程集料試驗規(guī)程［S］．

［7] 畢玉峰．瀝青混合料抗剪試驗方法及抗剪參數(shù)研究［D］．上海:同濟大學，2004．