路用瀝青混合料高溫性能探微

李賓

（山東省公路建設(shè)(集團(tuán))有限公司）

路用瀝青混合料高溫性能探微

李賓

（山東省公路建設(shè)(集團(tuán))有限公司）

本文針對(duì)瀝青混合料的高溫特性，通過(guò)對(duì)原材料選擇、混合料配比設(shè)計(jì)、施工現(xiàn)場(chǎng)控制等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，從而得出不同因素對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響程度，提出改善其性能的相關(guān)措施。

瀝青混合料；高溫性能

隨著我國(guó)交通事業(yè)的飛速發(fā)展，高速公路通車?yán)锍桃盐挥谑澜缜傲?。在通車的高速公路中瀝青混凝土路面占了很大的比重。部分高速公路在通車很短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了早期損害，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和較壞的社會(huì)影響，其中最主要的破壞方式是高溫車轍變形。為了防止出現(xiàn)這種類型的車轍，如何提高混合料的高溫抗車轍能力對(duì)改善路面早期病害具有決定性的意義。

1 瀝青材料的高溫性能

在我國(guó)大部分地區(qū)，夏季的最高氣溫能達(dá)到35～40℃以上，瀝青路面的最高溫度要比最高氣溫高25℃，可能達(dá)到60～65℃以上（2013年8月份在京臺(tái)高速濟(jì)南段上測(cè)得最高路面溫度達(dá)80℃），再加上高溫持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，將可能使瀝青路面在重交通作用下迅速變形破壞。瀝青作為粘彈性材料，在如此持續(xù)高溫的條件下，瀝青性能由彈性體向塑性體轉(zhuǎn)化，勁度模量大幅度降低，抗變形性能急劇下降，因此高溫穩(wěn)定性始終是瀝青路面最基本的路用性能，車轍變形仍然是瀝青路面最主要的損壞形式。

因此在瀝青標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)一例外地都列入了反映瀝青高溫使用條件下的性能指標(biāo)，這類指標(biāo)通常有兩個(gè)：一個(gè)是軟化點(diǎn)，另一個(gè)是60℃粘度。

1.1 瀝青的軟化點(diǎn)及當(dāng)量軟化點(diǎn)

瀝青的軟化點(diǎn)是瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，我國(guó)長(zhǎng)期的使用實(shí)踐證明，我國(guó)眾多的普通瀝青軟化點(diǎn)雖高，但高溫穩(wěn)定性并不好。究其原因，這是由于我國(guó)大部分瀝青屬于多蠟瀝青，多蠟瀝青軟化點(diǎn)偏高，瀝青中的蠟影響了軟化點(diǎn)測(cè)定，使測(cè)定的軟化點(diǎn)出現(xiàn)假象。由于軟化點(diǎn)的真實(shí)性受到蠟的影響，必須對(duì)實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)進(jìn)行修正，并提出了以修正軟化點(diǎn)T800代替軟化點(diǎn)的問(wèn)題。

T800實(shí)際上發(fā)揮了軟化點(diǎn)的功能，具有軟化點(diǎn)表示瀝青高溫性能的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，又克服了多蠟瀝青的影響。最低T800值由所使用的瀝青針入度（25℃）和所在地區(qū)的最小PI值按下式計(jì)算：

T800要求值=｛50×（2.9031-logP25）×(PI-10)｝/(20-PI)+25

現(xiàn)行規(guī)范要求的各針入度等級(jí)瀝于要求的T800最小值如下表

不同標(biāo)號(hào)瀝青要求的T800范圍：

1.2 瀝青的粘度

瀝青粘度與瀝青路面抗車轍性能的關(guān)系：

從評(píng)價(jià)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性出發(fā)，瀝青的60℃粘度特別受到重視。60℃粘度指標(biāo)常作為反映瀝青在盛夏季節(jié)瀝青耐熱性的指標(biāo)。夏季瀝青路面的溫度可達(dá)50～70℃，測(cè)定60℃粘度可真實(shí)地反映路面的實(shí)際使用情況，粘度大的瀝青在荷載作用下產(chǎn)生較小的剪切變形，彈性恢復(fù)性能好，殘留的永久性塑性變形小，這就說(shuō)明了抵抗車轍的本質(zhì)。測(cè)定瀝青粘度最基本的測(cè)流方法是毛細(xì)粘度計(jì)，但由于瀝青的粘度大，因此都采用真空減壓毛細(xì)管粘度計(jì)。

2 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響因素

影響瀝青混合料高溫性能的因素是很多的，可歸納為內(nèi)在因素和外部條件。

2.1 瀝青混合料類型的影響

瀝青混合料是由瀝青結(jié)合料粘結(jié)礦料組成的，其高溫穩(wěn)定性的形成機(jī)理也來(lái)源于瀝青結(jié)合料的高溫粘結(jié)性和礦料級(jí)配的嵌擠作用。據(jù)國(guó)外研究得出的經(jīng)典的說(shuō)法是，瀝青混合料的高溫抗車轍能力有60%依賴于礦料級(jí)配的嵌擠作用，瀝青結(jié)合料的粘結(jié)性能只能有40%的貢獻(xiàn)。

2.2 材料

瀝青混合料由瀝青、集料和礦粉混合組成，一般來(lái)說(shuō)，選擇優(yōu)質(zhì)的材料，采用合適的瀝青用量，進(jìn)行適當(dāng)?shù)募?jí)配設(shè)計(jì)，能顯著地提高瀝青混合料的抗車轍能力。

瀝青用量對(duì)混合料的抗車轍能力有極為明顯的影響，瀝青材料本身的特性對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響也是不可忽視的，瀝青的高溫粘度越大、勁度越高、與石料的粘附性越好，相應(yīng)的瀝青混合料抗高溫變形能力越強(qiáng)。通過(guò)添加合適的改性劑可大幅度提高瀝青的高溫粘度，從而改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

2.3 氣候

氣候條件主要包括氣溫、日照、熱流、輻射、風(fēng)、雨等，其中，除了濕度對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響機(jī)理不同外，其他因素歸結(jié)起來(lái)都反映在溫度上，而這也是影響最為顯著的因素。

2.4 荷載

交通條件對(duì)路面高溫性能的影響可以歸結(jié)為荷載、輪胎氣壓、行車速度、車流渠化等。

3 改善瀝青混合料高溫性能的措施

瀝青混合料的高溫性能受到諸多因素的影響，這些因素涉及到材料、設(shè)計(jì)、施工及氣候、荷載等方面。

3.1 材料

3.1.1 集料

高質(zhì)量的集料應(yīng)是堅(jiān)硬、安定、表面粗糙、破碎顆粒接近立方體的集料。無(wú)論粗、細(xì)集料都要對(duì)表面粗糙問(wèn)題引起足夠重視。因此細(xì)集料要盡量采用人工砂，填料應(yīng)采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。

3.1.2 瀝青結(jié)合料

就瀝青對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響來(lái)說(shuō)，瀝青含量的影響可能比瀝青本身特性的影響更重要。對(duì)于細(xì)粒式或中粒式密級(jí)配瀝青混合料，適當(dāng)減少瀝青用量有利于抗車轍。若試驗(yàn)、驗(yàn)證結(jié)果仍不能令人滿意時(shí)，可考慮在瀝青中摻加改性劑來(lái)提高其抗車轍的能力。通?？刹捎肧BS或EVA、PE等改性劑，還可以增加抗剝落劑如生石灰粉等。

3.2 設(shè)計(jì)

3.2.1 級(jí)配

集料級(jí)配對(duì)瀝青混合料的高溫性能也是一個(gè)重要的影響因素。適當(dāng)提高混合料中粗集料的用量（不一定是最粗的部分），對(duì)改善瀝青混合料的高溫性能有利。對(duì)于細(xì)集料，美國(guó)Superpave混合料設(shè)計(jì)方法給出了一個(gè)限制區(qū)，規(guī)定0.3～2.36mm（或4.75mm）的范圍內(nèi)的集料級(jí)配線不得進(jìn)入限制區(qū)，認(rèn)為進(jìn)入選擇區(qū)的級(jí)配容易產(chǎn)生塑性流動(dòng)。

3.2.2 混合料

在進(jìn)行混合料設(shè)計(jì)時(shí)，礦粉與瀝青之比不宜大于1.2。瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率是個(gè)非常重要又一直有嚴(yán)重爭(zhēng)議的指標(biāo)。瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率在3%—5%范圍內(nèi)是適宜的。它既照顧了高溫性能又考慮了水穩(wěn)定性，透水也不會(huì)嚴(yán)重，可望有較好的耐久性。

3.3 施工

瀝青路面施工應(yīng)針對(duì)不同的混合料采用不同的施工方法，最重要的有兩點(diǎn)：一是施工溫度，包括拌和、攤鋪、壓實(shí)溫度，都必須嚴(yán)格控制；二是壓實(shí)，這是瀝青路面施工的最后工序，也是最重要的工序。適度的碾壓能夠獲得最滿意的效果。施工時(shí)除了必須檢測(cè)壓實(shí)度外，還應(yīng)注意將空隙率控制在要求的范圍內(nèi)，必須及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤檢測(cè)。

4 結(jié)論

改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的技術(shù)措施是多種多樣的，本文只提到了目前使用較為廣泛、經(jīng)濟(jì)、方便的一種，但是無(wú)論是哪一種形式的改善措施，目的和結(jié)果應(yīng)該是一樣的。既提高軟化點(diǎn)、減小針入度能有效改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定抗車轍性，在抗老化、彈性恢復(fù)和施工方便（溫度＞150℃時(shí)粘度降低）程度上都得到了明顯的改變。其次是搞好瀝青混合料的結(jié)構(gòu)配合比設(shè)計(jì)，再就是施工工藝控制，這從施工過(guò)程的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)中可以明顯的看出。