沥青混合料水稳性试验方法

沥青混合料水稳性试验方法

刘永泽

身份证号 :62042219870919**** ，甘肃 白银 730700

摘要:采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂及APA浸水车辙试验方法，比较了不同级配对沥青混合料水稳性能的影响，并对3种试验方法进行了分析，并对三种试验方法进行了比较。结果表明，APA浸水车辙实验能够很好地反映出真实路面中水损害情况，用APA浸水车辙试验来评价。

关键词:沥青混合料；浸水马歇尔试验；冻融劈裂试验；APA浸水车辙试验

1 引言

水稳性是指水对沥青和石材形成粘结层的影响程度。因为水分使沥青与石料的粘附能力下降，导致沥青剥离，使混合料耐久性下降，失去强度，所以有必要对沥青混合料进行水稳性研究。混料水稳性能试验主要有：松散料试验、压实型试验。本论文使用的是第二个试验。为方便与APA浸水车辙试验对比，首先对沥青混合料进行常规水稳性试验，主要采用试验规程建议，并结合目前研究较多的是浸水马歇尔法和冻融劈裂法。

2 沥青混合料水稳性试验方法

2.1 沥青混合料常规水稳性试验

为方便与APA浸水车辙试验对比以及现行水稳性试验方法的对比，对沥青混合料进行了常规水稳性测试，即：马歇尔浸水试验、冻融劈裂试验两种方法.试验时采用改进AK-13、AK-13G、SAC-13三种沥青混合料，分别采用北京路翔和重庆美仑2种改性沥青，使沥青都能满足PG70-16等级的要求，粗细集料均采用玄武岩。矿粉最大粒径小于0.15 mm.混合料的级配要求及合成级配见表1.浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果如表2所示(路、美分别表示采用路翔、美仑改性沥青,下同).

表1 级配要求及合成级配表

表2 浸水马歇尔试验（双面击实75次）和冻融劈裂试验结果（双面击实50次）

由表2可知,在SHRP中，不同沥青混合料浸水马歇尔残存稳定度达到了75%以上，而冻融劈裂强度比也达到了SHRP推荐的70%以上，但是这两个试验结果之间有很小的差距.另外，2个试验方法的水稳性评价结果并不一致，并且很难比较3个级、2个沥青水稳性能的差异，说明浸水马歇尔试验评价方法存在不足，不能准确地评价沥青混合料的水稳定性.

2.2 APA 浸水车辙试验

APA浸水车辙试验，根据实际情况，主要考察油石与不同混合料、不同石比对APA浸水车辙试验结果的影响。利用Superpave旋转压实技术，对试件进行了加工，根据所要求的油石比值计算混合料量。测试载荷为美国ASTM推荐的45 kg，换算轮压力为0.69 MPa，接近我国标准中标车的轮压力。相同试件成型后，在常温下保持至少4h(25℃)，并在APA环境温度下恒温浸水6 h后进行测试，不同油石比下的浸水车辙试验结果见表3。

表3 浸水车辙试验结果(空隙率为 6%～ 8%)

从表3中可以看出，在中空孔隙率水平和其它试验条件相同时，8000个试件中油石比值随油石比的增大而减小，主要是由于油膜增厚，较易发生变形。对于同一材料，相同孔隙率、相同试样、浸水车辙等情况，应以混合料内孔隙度、沥青膜厚度等因素为基础，确定其差别应归因于混合料内部孔隙性、沥青层厚度等因素。

从浸水车辙8 000次的最终变形的大小来看(图1),按变形值从小到大的顺序排序为:AC-13Ⅰ调整1

2.3 冻融劈裂试验

按《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)的规定,参照美国SHRP研究计划的成果，对各方案中的沥青混合料进行了水稳性评价，试验结果表明，用不同等级的沥青混合料配制的沥青混合料在最优油石比的基础上，用冻融劈裂试验检验沥青混合料的水稳定性，并用冻融劈裂试验检验沥青混合料的水稳定性。

表 4 冻融劈裂试验结果

由表4可知,5种沥青混合料的冻融劈裂强度比均满足美国SHRP研究计划建议的大于70%的要求,其大小排序为AC-13调整1>AC-20调整>AC-20>AC-13Ⅰ调整2>AC-25。

2.4 沥青混合料冻融劈裂试验

结果表明，采用马歇尔浸渍法进行冻融劈裂试验，能较好地模拟路面实际状况，特别是在寒冷地区。它把不同类型沥青混合料的试验结果拉起了距离，从而便于评价沥青混合料的抗水害性能，同时也适用于南方高温湿湿天气。实验结果表明，SGC模塑是用SHRP旋压实成型的。SMA、SAC、AC这3种混合料试件分别按照4%、7%、10%和13%的孔隙率成型,孔隙率偏差水平控制在±1%。其中孔隙率为4%、7%的试件采用马歇尔击实成型,试件的直径101.6 mm,高度(63.5±1.3)mm。孔隙率为10%、13%的试件采用旋转压实仪SGC成型,试件的直径15 cm,高度(7.5±0.3)cm。成型过程中发现孔隙率达到13%时,试件很难成型。SMA—13无法制作试件,SAC—13、AC—13试件孔隙率也只能达到12%左右。每种混合料在每级孔隙率水平下成型8个试件,分为2组进行冻融劈裂试验。另完成了SAC—13在短期老化后和长期老化后的冻融劈裂试验。为研究不同类型沥青混合料水稳定性随孔隙率的变化规律,分别对SMA—13、SAC—13、AC—13这3种沥青混合料在不同孔隙率的条件下进行冻融劈裂试验,孔隙率与TSR的关系数据见图1。

图1 SMA—13、SAC—13、AC—13的TSR与VV关系图

从图1可知,在不同的孔隙率水平下,3种沥青混合料的水稳性优劣趋势不同,孔隙率为4%时,其水稳性按照SMA—13>SAC—13>AC—13递减；在孔隙率为7%时,其水稳性按照SAC—13>AC—13>SMA—13递减；在孔隙率为10%时,水稳性按照AC—13>SAC—13>SMA—13递减；孔隙率为13%时,SMA—13无法成型,而SAC—13混合料水稳性较之于AC—13高。

结果表明，在孔隙率4%~10%范围内，3种沥青混合料TSR值呈现出一致的特征，表现为从大到小，从小到小，孔隙率7%的TSR值最低。对于3种沥青混合料，TSR值变化幅度与SMA-13值分别为：SMA-13>AC-13>SAC-13。对孔隙率超过10%时，TSR值变化不明显。气孔率7%时，3种沥青混合料的TSR值最低，均低于80%，并不符合规范要求，属于水稳定性最弱的孔隙率，推荐使用7%的孔隙率对水稳定性能进行测试。

3 结论

(1)各种测试方法，如马歇尔、冻融、浸渍等不同测试方法得到的结果，通常差别极小，这种差别可能会因实验条件、实验人员操作等因素的不同而有所改变，因此难以对各个方案进行比较。

(2)从浸水车辙8000次最终变形量来看，在相同条件下，粗级配密实沥青混合料的抗水损伤性能优于细级配沥青混合料。

(3)实验结果表明：用马歇尔法和冻融劈裂法评价水稳定性能，APA浸水车辙试验是一种动态的、非足尺模拟试验，能较好地模拟实际路面水损伤情况，因此，APA浸水车辙试验是一种比较好的非足尺模拟试验，对混合料水稳定状况具有良好的模拟效果。

参考文献：

[1]李博,冯毅.融雪剂对沥青混合料水稳性能的影响[J].科技风,2020(22):159+165.

[2]李倩倩,房建宏.混掺纤维对沥青混合料水稳性能影响的研究[J].青海交通科技,2020,32(06):84-89.