浸水程度對瀝青路面水穩(wěn)性的影響及處理措施

張允閣，李灣灣

（河南省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

隨著瀝青路面使用率及交通荷載的持續(xù)增加，瀝青路面病害的治理成為道路工作者的重點研究對象［1－3］，如：楊耀輝等通過對瀝青混凝土水穩(wěn)定性影響因素的分析，表明瀝青用量對瀝青混凝土水穩(wěn)定性的影響較?。?］；紀方利研究了鹽分對纖維瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響，表明鹽溶液能夠降低其水穩(wěn)定性，摻聚酯纖維的瀝青混合料的水穩(wěn)定性最好［5］；吳金榮等研究了聚酯纖維摻量和凍融循環(huán)對瀝青混合料水穩(wěn)定性影響，表明聚酯纖維的最佳摻量為0．2%，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，瀝青混合料的水穩(wěn)定性逐漸降低［6］；劉培榮研究了空隙率對高黏彈混合料水穩(wěn)定性的影響，表明每種級配的高黏彈瀝青混合料均存在一個適宜的空隙率范圍，在該范圍內(nèi)混合料具備較強的抗水損害能力［7］。上述大多是在不同外部條件下對瀝青混合料的水穩(wěn)定性進行的，很少有對不同浸水程度的瀝青路面水損害進行系統(tǒng)性研究［8－11］。此外，在瀝青路面水損害的治理技術中，除了摻加纖維及各種添加劑外，微表處技術已經(jīng)相對成熟且應用較多，但目前關于其對不同浸水程度水損害的治理研究仍較少［12－16］。

鑒于此，為了研究浸水程度對瀝青路面水穩(wěn)定性的影響及采用微表處措施后路面的改善情況，本文以AC－10級配為研究對象，采用馬歇爾擊實方法成型試件進行磨光試驗及穩(wěn)定度試驗，浸水溫度分別設置為25℃及50℃，浸水程度分為未浸水、干濕循環(huán)及飽水3個等級，以質(zhì)量損失率及穩(wěn)定度為評價指標，分析不同浸水程度試件的水穩(wěn)定性變化規(guī)律及微表處措施對水損害現(xiàn)象的改善效果。研究成果可供后期研究參考，且具有工程實際意義。

1 原材料及試驗方案

1．1 原材料

瀝青采用河南省三門峽市某公司生產(chǎn)的SBS改性瀝青，其技術指標符合規(guī)范要求。粗集料采用河南省三門峽市某石料廠生產(chǎn)的角閃巖碎石，其技術性質(zhì)符合規(guī)范要求。細集料采用河南省三門峽市某石料廠生產(chǎn)的石灰?guī)r碎屑，其技術性質(zhì)符合規(guī)范要求。礦粉采用河南省三門峽市某碎石廠加工生產(chǎn)的的石灰?guī)r礦粉，其技術性質(zhì)符合規(guī)范要求。微表處試件的改性乳化瀝青由河南省洛陽市某研究院提供，其技術指標見表1。其余原材料與普通試件的相同。

表1 改性乳化瀝青技術指標

1．2 礦料級配

本文選用AC－10級配為研究對象，未處理試件所采用的礦料級配見表2，徑微表處處理的試件所采用的礦料級配見表3。

表2 普通瀝青混合料礦料級配

表3 微表處瀝青混合料礦料級配

1．3 試驗方案

為了研究浸水程度對瀝青路面水穩(wěn)定性的影響及采用微表處措施后的改善情況，本文以AC－10級配為研究對象，采用馬歇爾擊實方法成型試件進行磨光試驗及穩(wěn)定度試驗，浸水溫度分別設置為25℃及50℃，浸水程度分為未浸水、干濕循環(huán)及飽水3個等級，磨光試驗時的循環(huán)次數(shù)設置為0～100次，以10次循環(huán)為步長稱取試件的質(zhì)量，計算其質(zhì)量損失率，同時測試其穩(wěn)定度。為確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性，每個數(shù)據(jù)皆由6個試樣取平均值獲得，磨光試驗之前需要稱取每個試件的初始質(zhì)量。本次試驗中一個循環(huán)指的是：滾動碾壓500次及滑動摩擦50次。未浸水試件一個循環(huán)后直接放入指定恒溫箱；干濕循環(huán)試件試驗前先進行灑水操作，循環(huán)一次后將試件放入指定恒溫箱直至干燥；飽水試件試驗前應充分浸水，一個循環(huán)試驗后，直接將試件放入恒溫水箱。10次碾壓摩擦循環(huán)后，稱取試件質(zhì)量，觀察表面破損情況，分析不同的浸水程度對瀝青路面水穩(wěn)定性的影響。

本文采用微表處技術改善瀝青路面水損害現(xiàn)象，為了探究微表處對水損害現(xiàn)象的改善效果，按照上述試驗方法（浸水溫度25℃），對進行微表處措施處理后的試件進行碾壓摩擦循環(huán)試驗，測試其相應的質(zhì)量損失率及穩(wěn)定度；最后與未進行處理試件的試驗結果進行對比，分析微表處處理措施對瀝青路面水損害的改善效果。

2 浸水程度對瀝青路面水穩(wěn)定性的影響

2．1 未處理試件不同浸水程度的水穩(wěn)定性

根據(jù)上述試驗方案，測試不同浸水程度（水溫設置為25℃和50℃）的試件在相同循環(huán)次數(shù)下的質(zhì)量損失率及穩(wěn)定度，測試結果分別見表4、5及圖1～3。

表4 不同循環(huán)次數(shù)及浸水程度試件的質(zhì)量損失率 %

表5 不同循環(huán)次數(shù)及浸水程度試件的穩(wěn)定度

圖1 不同浸水程度試件的質(zhì)量損失率隨循環(huán)次數(shù)增加的變化規(guī)律

圖2 不同浸水程度試件的穩(wěn)定度隨循環(huán)次數(shù)增加的變化規(guī)律

圖3 150次循環(huán)試驗后不同浸水程度試件的穩(wěn)定度對比

由表4及圖1可知：無論是25℃浸水溫度還是50℃浸水溫度，不同浸水程度試件的質(zhì)量損失率均隨循環(huán)次數(shù)的增加呈增大趨勢，未浸水試件的質(zhì)量損失率較小，不超過1%；25℃浸水溫度下，干濕循環(huán)試件的質(zhì)量損失率最大，50℃浸水溫度下，飽水試件的質(zhì)量損失率最大；干濕循環(huán)試件的質(zhì)量損失率大于未浸水試件，且在循環(huán)次數(shù)達到90次之后，50℃浸水溫度下試件的質(zhì)量損失率增幅變大，25℃浸水溫度下試件的質(zhì)量損失率呈緩慢增加趨勢；當循環(huán)次數(shù)小于90次時，25℃及50℃浸水溫度下，飽水試件的質(zhì)量損失率基本一致，當循環(huán)次數(shù)大于90次時，50℃浸水溫度下飽水試件的質(zhì)量損失率增加幅度明顯大于25℃浸水溫度。

由表5及圖2可知：同一浸水程度下，50℃試件的馬歇爾穩(wěn)定度小于25℃試件；且未浸水試件的馬歇爾穩(wěn)定度隨循環(huán)次數(shù)的增加呈較小增加趨勢，而干濕循環(huán)試件及飽水試件的馬歇爾穩(wěn)定度皆隨循環(huán)次數(shù)的增加呈下降趨勢，飽水試件的下降趨勢更為明顯，當循環(huán)次數(shù)超過110次時，試件穩(wěn)定度不再有明顯變化。

由圖3可知，經(jīng)過150次循環(huán)試驗后，同一浸水溫度下，馬歇爾試件的穩(wěn)定度由大到小依次為：未浸水、干濕循環(huán)、飽水，25℃干濕循環(huán)試件及飽水試件的穩(wěn)定度分別下降至未浸水試件的92%、86%。50℃干濕循環(huán)試件及飽水試件的穩(wěn)定度分別下降至未浸水試件的94%、81%。

2．2 微表處試件不同浸水程度的水穩(wěn)定性

不同浸水程度（水溫設置為25℃）的試件在相同循環(huán)次數(shù)下的質(zhì)量損失率及穩(wěn)定度測試結果分別見表6、7及圖4、5。

表6 不同循環(huán)次數(shù)及浸水程度試件的質(zhì)量損失率 %

表7 150次循環(huán)試驗后不同浸水程度試件的穩(wěn)定度

由表6及圖4可知：無論是普通未處理試件還是微表處試件，不同浸水程度試件的質(zhì)量損失率隨循環(huán)次數(shù)的增加均呈增大趨勢，且未浸水試件質(zhì)量損失率的變化規(guī)律幾乎一樣；微表處對不同浸水程度試件的水損害處理效果由好到差依次為：干濕循環(huán)、飽水、未浸水；瀝青路面水損害大多是因為干濕循環(huán)造成的，因此微表處措施可以在很大程度上降低瀝青路面的水損害。

圖4 不同浸水程度試件的質(zhì)量損失率隨循環(huán)次數(shù)增加的變化規(guī)律

圖5 未處理及微表處不同浸水程度試件的穩(wěn)定度對比

由表7及圖5可知，經(jīng)過150次循環(huán)試驗后，普通試件及微表處試件的穩(wěn)定度均隨著浸水程度的加深而降低，但與普通未處理試件相比，微表處處理后的試件的穩(wěn)定度得到很大程度的提升，未浸水、干濕循環(huán)及飽水試件的穩(wěn)定度分別提升了45%、53%、26%?？梢?，采用微表處措施對干濕循環(huán)試件穩(wěn)定度的提升效果最好。

3 結 語

（1）不同浸水程度試件的質(zhì)量損失率隨循環(huán)次數(shù)的增加均呈增大趨勢，而未浸水試件的質(zhì)量損失率不超過1%；25℃浸水溫度下，干濕循環(huán)試件的質(zhì)量損失率最大，50℃浸水溫度下，飽水試件的質(zhì)量損失率最大；循環(huán)次數(shù)大于90次時，50℃浸水溫度下干濕循環(huán)試件的質(zhì)量損失率增幅變大，25℃浸水溫度下呈緩慢增加趨勢；當循環(huán)次數(shù)小于90次時，25℃及50℃浸水溫度下，飽水試件的質(zhì)量損失率基本一致，當循環(huán)次數(shù)大于90次時，50℃浸水溫度下飽水試件的質(zhì)量損失率增加幅度明顯大于25℃浸水溫度。

（2）同一浸水程度下，50℃試件的馬歇爾穩(wěn)定度小于25℃試件；當循環(huán)次數(shù)超過110次時，試件穩(wěn)定度不再有明顯變化；150次循環(huán)試驗后，同一浸水溫度下馬歇爾試件的穩(wěn)定度由高到低依次為未浸水、干濕循環(huán)、飽水；25℃干濕循環(huán)試件及飽水試件的穩(wěn)定度分別下降至未浸水試件的92%、86%；50℃干濕循環(huán)試件及飽水試件的穩(wěn)定度分別下降至未浸水試件的94%、81%。

（3）未處理普通試件及微表處試件未浸水時，質(zhì)量損失率變化規(guī)律幾乎一樣；150次循環(huán)試驗后，與未處理試件相比，采用微表處措施的未浸水、干濕循環(huán)及飽水試件的穩(wěn)定度分別提升了45%、53%、26%。采用微表處措施對干濕循環(huán)試件穩(wěn)定度的提升效果最好。