含鹽高濕環(huán)境瀝青混合料力學(xué)特性的劣化*

張苛　張爭奇

(長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710064)

含鹽高濕環(huán)境瀝青混合料力學(xué)特性的劣化*

張苛張爭奇

(長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710064)

摘要：在純水、5%和10%NaCl溶液中，采用持續(xù)浸泡、干濕循環(huán)和凍融循環(huán)3種不同方式加速模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的腐蝕，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，以劈裂強(qiáng)度和氯鹽腐蝕因子評價(jià)含鹽高濕環(huán)境作用下瀝青混合料性能的劣化情況，并研究了抗剝落劑、纖維、消石灰等對混合料力學(xué)性能的改善情況.結(jié)果表明：3種不同方式處理后，隨著作用次數(shù)的增加瀝青混合料的空隙率逐漸增大，劈裂強(qiáng)度逐漸減??；在氯鹽溶液中干濕循環(huán)12次和凍融循環(huán)9次后，瀝青混合料空隙率和劈裂強(qiáng)度的變化幅度較?。桓蓾裱h(huán)方式最能體現(xiàn)氯鹽溶液對瀝青混合料性能劣化作用，建議在10%NaCl溶液中干濕循環(huán)12次來模擬含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用；玄武巖纖維改善含鹽高濕環(huán)境下瀝青混合料力學(xué)性能的效果最好.

關(guān)鍵詞：道路工程；瀝青混合料；含鹽高濕環(huán)境；劈裂試驗(yàn)

瀝青混凝土由于具有優(yōu)良的性能，在我國高等級公路的建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用.瀝青路面不但直接經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用，還要承受大氣、降水等外界環(huán)境的影響.尤其是在江蘇沿海地區(qū)，瀝青路面受到外界環(huán)境的不利影響更為嚴(yán)峻.沿海地區(qū)海霧頻發(fā)，高濃度的海霧往往成為NaCl的載體[1]，當(dāng)海霧在瀝青路面上凝結(jié)時(shí)，水分及其內(nèi)部含有的Cl-會滲入到瀝青路面結(jié)構(gòu)中腐蝕瀝青混合料，降低瀝青混合料的粘聚力，導(dǎo)致混合料整體強(qiáng)度下降，直接引起瀝青路面松散、坑槽、開裂等病害的產(chǎn)生[2-4].瀝青混合料發(fā)生松散、坑槽等病害最根本的原因是粘聚力不足，而粘聚力大的瀝青混合料中結(jié)構(gòu)瀝青膜完整，且瀝青膜越厚，可以更好地抵抗含鹽高濕環(huán)境中水分和鹽分的腐蝕，不易出現(xiàn)破損和剝落[5].

相關(guān)研究表明，瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度與粘聚力具有良好的相關(guān)性[6]，劈裂強(qiáng)度大的瀝青混合料其粘聚力就大.目前，國內(nèi)外關(guān)于含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料力學(xué)強(qiáng)度影響的研究并不多，大多是關(guān)于除冰鹽、融雪劑等對瀝青混合料的影響[7-10].為了更好地促進(jìn)含鹽高濕地區(qū)瀝青路面的建設(shè)，應(yīng)針對水分和鹽分耦合作用下瀝青混凝土力學(xué)特性的變化開展系統(tǒng)研究.文中采用在不同濃度的NaCl溶液中凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡3種方式來模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混凝土的腐蝕作用，通過對經(jīng)歷了不同作用次數(shù)的瀝青混凝土試件進(jìn)行劈裂試驗(yàn)研究含鹽高濕環(huán)境下瀝青混凝土力學(xué)特性的變化規(guī)律，并分析瀝青混凝土力學(xué)強(qiáng)度變化的原因；同時(shí)，針對含鹽高濕環(huán)境的特點(diǎn)，研究了抗剝落劑、纖維、消石灰等添加劑對瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的影響，以期為沿海含鹽高濕地區(qū)瀝青路面的建設(shè)提供一定的參考依據(jù).

1原材料和試驗(yàn)方案

1.1　原材料

瀝青采用SBS成品改性瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示.

表1　SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)Table 1　Main technical indexes of SBS modified asphalt

1)此指標(biāo)表征貯存穩(wěn)定性.

粗、細(xì)集料采用西安產(chǎn)玄武巖，礦粉為磨細(xì)的石灰?guī)r，經(jīng)檢查集料和礦粉的各指標(biāo)均滿足規(guī)范要求.礦料級配采用工程中常用的AC-13級配，各檔集料的通過率如表2所示，采用馬歇爾法確定混合料的最佳油石比為5.1%.

表2　礦料級配組成Table 2　Gradation composition of aggregates

采用AMR型和TJ-066型兩種非胺類抗剝落劑，AMR型外觀為棕黃色固體顆粒，TJ-066型外觀為黑褐色粘稠液體.采用的纖維為玄武巖纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維，3種纖維的主要技術(shù)性能指標(biāo)如表3所示.消石灰為鈣質(zhì)消石灰，其中有效鈣的含量在65%以上.各種添加劑的最佳摻量及摻有添加劑混合料的最佳油石比見表4.

1.2　試驗(yàn)方案

1.2.1含鹽高濕環(huán)境腐蝕的模擬

在設(shè)計(jì)級配和最佳油石比條件下成型瀝青混凝土馬歇爾試件，在不同濃度的NaCl溶液中采取凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡3種方式來模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混凝土的腐蝕作用，其中NaCl溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%(純水)、5%和10%.

表3　纖維的主要技術(shù)性能指標(biāo)Table 3　Main technical indexes of fiber

表4　不同添加劑的最佳摻量及混合料的最佳油石比1)Table 4　Optimum dosage of different additives and optimal asphalt content of mixtures

1) 級配類型為AC-13.

(1)凍融循環(huán)

參考江蘇沿海地區(qū)的年平均極端氣溫和我國的相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程，確定瀝青混凝土試件的凍融溫度分別為-20 ℃和30 ℃.先將成型好的馬歇爾試件置于0%、5%和10%的NaCl溶液中浸泡24 h，使試件內(nèi)部充分飽水，然后將已飽水的馬歇爾試件在-20 ℃~30 ℃的凍融溫度下凍融循環(huán)3、6、9、12、15次，以加速模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的腐蝕作用，并設(shè)置未經(jīng)凍融循環(huán)的對比組試件.其中規(guī)定1次凍融循環(huán)如下：將試件放入塑料袋中并注入30 mL一定濃度的NaCl溶液，置于-20 ℃的恒溫冰箱中冷凍11~12 h，然后將試件從塑料袋里取出并置于30 ℃的NaCl溶液中浸泡12~13 h[11].

(2)干濕循環(huán)

將成型好的馬歇爾試件置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、5%和10%的NaCl溶液中干濕循環(huán)3、6、9、12、15次，以加速模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的腐蝕作用，其中以試件在30 ℃的NaCl溶液中浸泡12 h后在室溫下放置12 h為一次干濕循環(huán)[12]，并設(shè)置未經(jīng)NaCl溶液干濕循環(huán)的對比試件.

(3)持續(xù)浸泡

將成型好的馬歇爾試件置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、5%和10%的NaCl溶液中持續(xù)浸泡3、6、9、12、15次，以加速模擬含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的腐蝕作用，其中以持試件在溶液中續(xù)浸泡24 h為1次，并設(shè)置未經(jīng)NaCl溶液浸泡的對比組試件.

1.2.2試驗(yàn)方法

(1)空隙率測量

將經(jīng)過不同處理的馬歇爾試件置于空氣中使其完全干燥，然后采用表干法分別測量經(jīng)過不同處理的馬歇爾試件的空隙率，并分析不同處理方式及作用次數(shù)對瀝青混凝土空隙率的影響.

(2)劈裂試驗(yàn)

在劈裂試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，馬歇爾試件處于拉壓雙向受力狀態(tài)，破壞時(shí)試件處于極限受拉狀態(tài)[13-14].將經(jīng)過不同處理的馬歇爾試件置于25 ℃的水浴中保溫2 h，采用SANS萬能試驗(yàn)機(jī)作為加載設(shè)備進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，加載速率為50 mm/min，并按照公式計(jì)算試件的劈裂強(qiáng)度[15].

文中以劈裂強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度損失率和氯鹽腐蝕因子評價(jià)氯鹽溶液對瀝青混凝土力學(xué)性能的影響，其中劈裂強(qiáng)度損失率為氯鹽溶液凍融循環(huán)、干濕循環(huán)或持續(xù)浸泡作用前后試件劈裂強(qiáng)度的差值與未經(jīng)氯鹽溶液作用的劈裂強(qiáng)度的比值；氯鹽腐蝕因子為試件經(jīng)氯鹽溶液凍融循環(huán)、干濕循環(huán)或持續(xù)浸泡不同次數(shù)后的劈裂強(qiáng)度與在純水環(huán)境中按相同方式作用相同次數(shù)的劈裂強(qiáng)度的比值，氯鹽腐蝕因子越大，表明瀝青混合料抗氯鹽腐蝕的能力越強(qiáng).

2劈裂試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1　試驗(yàn)結(jié)果

在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯鹽溶液中按照凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡的方式作用一定次數(shù)后，瀝青混凝土試件的空隙率如表5所示，劈裂強(qiáng)度如表6所示.

采用SPSS軟件對表5、6中的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表7和8.從表7、8中可以看出，作用次數(shù)、處理方式和NaCl溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對瀝青混凝土的空隙率和劈裂強(qiáng)度有顯著影響.根據(jù)統(tǒng)計(jì)量F值的大小，影響瀝青混凝土空隙率的因素的顯著程度排序?yàn)樘幚矸绞?作用次數(shù)>溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，影響劈裂強(qiáng)度的幾種因素的顯著程度無明顯差異.后面針對瀝青混凝土的評價(jià)指標(biāo)隨影響因素的變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析.

表5　不同方式處理后瀝青混凝土的空隙率Table 5　Void ratio of asphalt concrete treated in different ways

表6　不同方式處理后瀝青混凝土的劈裂強(qiáng)度Table 6　Splitting strength of asphalt concrete treated in diffe-rent ways

表7　不同影響因素與空隙率的方差分析Table 7　Analysis of variance for different factors and void ratios

表8　不同影響因素與劈裂強(qiáng)度的方差分析Table 8　Analysis of variance for different factors and splitting strength

2.2　試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1空隙率變化分析

在不同濃度的氯鹽溶液中凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，試件空隙率的變化情況見圖1.

圖1　不同處理方式下試件的空隙率Fig.1　Void ratio of the specimens treated in different ways

從圖1中可以看出，在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯鹽溶液中經(jīng)過凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，試件的空隙率均隨著作用次數(shù)的增加逐漸增大，但氯鹽溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和處理方式不同，空隙率的增長規(guī)律并不一致.在純水中持續(xù)浸泡和干濕循環(huán)后，試件的空隙率隨著作用次數(shù)的增加持續(xù)增大，增幅較小且變化不明顯，而在純水中凍融循環(huán)后，試件的空隙率先逐漸增大后趨于穩(wěn)定，且在相同次數(shù)的凍融循環(huán)作用后試件的空隙率遠(yuǎn)大于持續(xù)浸泡和干濕循環(huán)作用的試件.

在5%、10%的氯鹽溶液中經(jīng)過相同次數(shù)的干濕循環(huán)和凍融循環(huán)后，試件的空隙率均隨著作用次數(shù)的增加先迅速增大后逐漸趨于穩(wěn)定.在氯鹽溶液中干濕循環(huán)前12次，試件的空隙率逐漸增大，超過12次后試件的空隙率逐漸趨于穩(wěn)定；在氯鹽溶液中凍融循環(huán)前9次，試件的空隙率增幅較大，超過9次后空隙率增長趨勢不明顯.這是因?yàn)殡S著干濕循環(huán)、凍融循環(huán)作用次數(shù)的增加，僅依靠氯鹽結(jié)晶或結(jié)冰膨脹產(chǎn)生的壓力無法使混合料內(nèi)部的空隙和微裂縫持續(xù)擴(kuò)張，表現(xiàn)為混合料的空隙率逐漸趨于穩(wěn)定.

在5%的氯鹽溶液中經(jīng)過15次干濕循環(huán)和凍融循環(huán)后，試件的空隙率分別增加38.8%、44.4%；在10%的氯鹽溶液中經(jīng)過15次干濕循環(huán)和凍融循環(huán)后，試件的空隙率分別增加51.7%、54.3%.在氯鹽溶液中經(jīng)過干濕循環(huán)和凍融循環(huán)后，試件的空隙率較純水環(huán)境中有大幅度增加，鹽分的腐蝕及氯鹽晶體的膨脹或鹽溶液的結(jié)冰膨脹作用加劇了瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的衰變.

2.2.2劈裂強(qiáng)度變化分析

在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯鹽溶液中凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，試件的劈裂強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度損失率隨著作用次數(shù)的變化情況見圖2(a)、2(b).

從圖2(a)、2(b)中可以看出：

(1)在純水、5%和10%的氯鹽溶液中持續(xù)浸泡作用15次后，試件的劈裂強(qiáng)度分別下降12.98%、18.82%和29.43%；在純水、5%和10%的氯鹽溶液中干濕循環(huán)作用15次后，試件的劈裂強(qiáng)度分別下降9.76%、40.08%和46.04%；在純水、5%和10%的氯鹽溶液中凍融循環(huán)作用15次后，試件的劈裂強(qiáng)度分別下降29.95%、49.72%和54.89%.可見，在相同的處理方式和作用次數(shù)條件下，與純水環(huán)境相比，經(jīng)過氯鹽溶液處理后瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度顯著下降，且氯鹽溶液的濃度越高劈裂強(qiáng)度的降幅越大.究其原因，是因?yàn)樵诼塞}溶液中，瀝青混合料同時(shí)受到水分和鹽分的耦合腐蝕作用，鹽溶液中的Cl-和Na+加速瀝青結(jié)合料的老化和乳化，更易侵入瀝青與集料的界面中，降低瀝青與集料的粘附能力.當(dāng)溶液中的水分蒸發(fā)或溫度降低時(shí)會析出氯鹽晶體，氯鹽晶體結(jié)晶膨脹后會在瀝青混合料內(nèi)部產(chǎn)生膨脹壓力，導(dǎo)致混合料內(nèi)部出現(xiàn)損傷，進(jìn)而引起瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的降低.

(2)在純水中，經(jīng)過不同方式處理后瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度降幅排序?yàn)閮鋈谘h(huán)>持續(xù)浸泡>干濕循環(huán).在純水環(huán)境中，在持續(xù)浸泡和干濕循環(huán)作用時(shí)水分對瀝青混合料的影響較小，兩種方式下瀝青混合料劈裂強(qiáng)度相差不大，而在凍融循環(huán)時(shí)水分的結(jié)冰膨脹對瀝青混合料內(nèi)部造成損傷，引起劈裂強(qiáng)度大幅度下降.在5%和10%的氯鹽溶液中，經(jīng)過不同方式處理后混合料的劈裂強(qiáng)度降幅排序均為凍融循環(huán)>干濕循環(huán)>持續(xù)浸泡；分析氯鹽溶液中幾種不同的處理方式，持續(xù)浸泡方式下，氯鹽溶液的腐蝕作用削弱了瀝青與集料的粘附性，造成瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的下降；干濕循環(huán)作用下，氯鹽溶液會削弱瀝青與集料的粘附性，且氯鹽晶體的結(jié)晶膨脹還會造成混合料內(nèi)部的損傷；而在凍融循環(huán)作用下，瀝青混合料受到氯鹽的腐蝕、氯鹽的結(jié)晶膨脹和水分的結(jié)冰膨脹多重作用，所處條件最為嚴(yán)苛，對混合料造成的損害最嚴(yán)重.

(3)經(jīng)過不同濃度的氯鹽溶液中凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均隨著作用次數(shù)的增加不斷下降.在不同的鹽溶液中，混合料的劈裂強(qiáng)度隨著持續(xù)浸泡作用次數(shù)的增加基本呈線性逐漸降低；劈裂強(qiáng)度隨干濕循環(huán)和凍融循環(huán)次數(shù)的增加先迅速下降后逐漸趨于穩(wěn)定，二者的臨界作用次數(shù)分別為12次和9次.劈裂強(qiáng)度的變化規(guī)律同混合料空隙率的變化情況基本一致，與以上介紹的不同處理方式對瀝青混合料的作用機(jī)理有關(guān).

2.2.3氯鹽腐蝕因子變化分析

在不同濃度的氯鹽溶液中凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，氯鹽腐蝕因子見表9.

從表9可以看出，在5%的氯鹽溶液中持續(xù)浸泡不同的次數(shù)后，試件的氯鹽腐蝕因子均在0.92以上，說明在持續(xù)浸泡的處理方式下5%的氯鹽溶液對瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的損害程度與純水相差不大，且由氯鹽腐蝕引起的性能劣化隨著作用次數(shù)的增加變化不明顯.在5%的氯鹽溶液中干濕循環(huán)和凍融循環(huán)后，氯鹽腐蝕因子隨著作用次數(shù)的增加逐漸減??；當(dāng)鹽溶液的濃度為10%時(shí)，3種不同方式處理后氯鹽腐蝕因子均隨著作用次數(shù)的增加逐漸下降.在10%的氯鹽溶液中持續(xù)浸泡、干濕循環(huán)和凍融循環(huán)15次后，氯鹽腐蝕因子較5%的氯鹽溶液中分別下降13.1%、10.9%和9.8%，說明氯鹽濃度的增加加劇了瀝青混合料性能的劣化.在5%和10%的氯鹽溶液中，不同方式處理后的氯鹽腐蝕因子的排序?yàn)槌掷m(xù)浸泡>凍融循環(huán)>干濕循環(huán).氯鹽腐蝕因子反映混合料抵抗含鹽高濕環(huán)境腐蝕的能力，同時(shí)還能區(qū)分不同處理方式間的差異，在幾種處理方式中最能體現(xiàn)氯鹽溶液對瀝青混合料性能劣化作用的方式是干濕循環(huán)，采用干濕循環(huán)方式模擬含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用較為合適.

表9　不同處理方式下試件的氯鹽腐蝕因子Table 9　Chloride corrosion factor of the specimens treated in different ways

結(jié)合前文的研究可知，在不同濃度的氯鹽溶液中經(jīng)過12次干濕循環(huán)處理后瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度基本趨于穩(wěn)定，因此，建議在研究含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料性能的影響時(shí)，采用在10%的氯鹽溶液中干濕循環(huán)作用12次來模擬含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用.

3力學(xué)特性的改善措施

采用AMR和TJ-066兩種非胺類抗剝落劑，玄武巖、聚酯和聚丙烯3種纖維以及消石灰共6種添加劑，在設(shè)計(jì)級配及各自的最佳油石比下生產(chǎn)馬歇爾試件，并在10%的氯鹽溶液中干濕循環(huán)12次以模擬含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用，然后進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表10.圖3為摻加不同類型添加劑后瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的增幅.

從表10和圖3可以看出，在瀝青混合料中摻加抗剝落劑、纖維和消石灰后，混合料的劈裂強(qiáng)度均有不同程度的提高，說明摻加這些添加劑可以改善含鹽高濕環(huán)境下瀝青混合料的劈裂性能.但添加劑的類型不同，劈裂強(qiáng)度增加的幅度并不一致，改善混合料力學(xué)特性效果最好的是玄武巖纖維，劈裂強(qiáng)度的增幅達(dá)到61.55%，改善效果最差的是抗剝落劑TJ-066，增幅僅為13.00%；摻有不同添加劑混合料的劈裂強(qiáng)度增幅排序?yàn)樾鋷r纖維>聚丙烯纖維>消石灰>聚酯纖維>AMR>TJ-066.玄武巖纖維瀝青混合料能夠較好的抵抗含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用，建議采用玄武巖纖維來改善含鹽高濕地區(qū)瀝青混合料的力學(xué)特性.

表10　摻有不同添加劑的混合料的劈裂強(qiáng)度Table 10　Splitting strength of mixtures mixed with different additives

圖3　不同瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的增幅Fig.3　Increase amplitude of splitting strength of different asphalt mixtures

分析以上現(xiàn)象，主要是因?yàn)椴煌砑觿r青混合料的改善機(jī)理不同，導(dǎo)致劈裂強(qiáng)度的增幅存在差異.抗剝落劑AMR和TJ-066屬于表面活性物質(zhì)，其內(nèi)部含有的活性基因可以改善瀝青的極性，降低瀝青的表面張力，從而增強(qiáng)瀝青與集料的物理、化學(xué)吸附作用，使二者的粘附性得到改善.而在混合料中摻入纖維后，纖維的吸附作用使得集料表面的結(jié)構(gòu)瀝青膜變厚，改善了瀝青與集料間的界面結(jié)合條件；均勻分散在混合料中的纖維起到橋接和加筋的作用，具有良好的傳遞和分散荷載的效果，進(jìn)而提高混合料的整體強(qiáng)度.3種纖維中，玄武巖纖維具有較高的抗拉強(qiáng)度，摻有玄武巖纖維的混合料劈裂強(qiáng)度增幅最大.消石灰由于具有較大的比表面積，對自由瀝青有較強(qiáng)的吸附作用，且能活化集料的表面，改善瀝青與集料的粘附性，其作用機(jī)理同抗剝落劑差不多，但消石灰的耐久性能優(yōu)于抗剝落劑，故其作用效果較抗剝落劑要好.

4結(jié)論

(1)在氯鹽溶液中經(jīng)過凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和持續(xù)浸泡處理后，試件的空隙率均隨著作用次數(shù)的增加逐漸增大，但氯鹽溶液的濃度和處理方式不同，空隙率的增長規(guī)律并不一致，氯鹽溶液的腐蝕作用加劇了瀝青混合料空隙結(jié)構(gòu)的衰變.

(2)在相同的處理方式和作用次數(shù)條件下，與純水環(huán)境相比，經(jīng)過氯鹽溶液處理后瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度顯著下降.在純水中，經(jīng)過不同方式處理后瀝青混合料劈裂強(qiáng)度降幅排序?yàn)閮鋈谘h(huán)>持續(xù)浸泡>干濕循環(huán)；氯鹽溶液中混合料劈裂強(qiáng)度的降幅排序?yàn)閮鋈谘h(huán)>干濕循環(huán)>持續(xù)浸泡.

(3)在5%和10%的氯鹽溶液中，不同方式處理后氯鹽腐蝕因子的排序?yàn)槌掷m(xù)浸泡>凍融循環(huán)>干濕循環(huán)，干濕循環(huán)處理方式最能體現(xiàn)氯鹽溶液對瀝青混合料性能劣化作用，建議采用在10%NaCl溶液中干濕循環(huán)作用12次來模擬含鹽高濕環(huán)境的腐蝕作用.

(4)摻加抗剝落劑、纖維和消石灰后，混合料的劈裂強(qiáng)度均有不同程度的提高，摻有不同添加劑混合料的劈裂強(qiáng)度增幅排序?yàn)樾鋷r纖維>聚丙烯纖維>消石灰>聚酯纖維>AMR>TJ-066.在含鹽高濕地區(qū)，建議采用玄武巖纖維來改善瀝青混合料的力學(xué)特性.

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Deterioration of Mechanical Properties of Asphalt Mixture in Salty and Humid Environment

ZhangKeZhangZheng-qi

(Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education,Chang’an University,Xi’an 710064,Shaanxi,China)

Abstract:In pure water as well as 5% and 10% NaCl solutions, three ways of continuous immersion, dry-wet cycles and freeze-thaw cycles were adopted to speed up the corrosion of the asphalt mixture in salty and humid environment. Then, the split test was carried out, and the deterioration of the asphalt mixture performance was evaluated by using the splitting strength and the chloride corrosion factor. Moreover, the effects of anti-stripping agent, fiber and hydrated lime in improving the mechanical properties of the asphalt mixture were also investigated. The results show that (1) for the asphalt mixture treated in three different ways, with the increase of the action times, the void ratio increases while the splitting strength decreases;(2) after the asphalt mixture experiences twelve dry-wet cycles or nine freeze-thaw cycles in the chloride solution, the ranges of the void ratio and splitting strength changes both become narrow; (3) the way of dry-wet cycles displays the best performance in embodying the negative effect of the salty and humid environment on the asphalt mixture performance, and it is thus suggested that twelve dry-wet cycles in 10% NaCl solution should be used to simulate the corrosive effect of the salty and humid environment; and (4) the Basalt fiber achieves the best effect in improving the mechanical properties of the asphalt mixture in the salty and humid environment.

Key words:road engineering; asphalt mixtures; salty and humid environment; split test

中圖分類號：U416.217

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2015.08.016

文章編號：1000-565X(2015)08-0106-07

作者簡介：張苛(1989-)，男，博士生，主要從事瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料研究.E-mail: zhangke_365@126.com

*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51008031)；交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2014319812151)；陜西省交通科技項(xiàng)目(2014-01K)

收稿日期：2014-12-03

Foundation items: Supported by the National Natural Science Foundation of China(51008031),the Traffic Applied Basic Research Project of the Ministry of Transport of China(2014319812151)and the Scientific and Technological Project of Traffic of Shaanxi(2014-01K)