表面层三种沥青混合料水稳性试验分析研究

摘要:采用马歇尔与Superpave相结合的方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-133种沥青混合料。通过对4%、7%、10%和13%的空隙率成型3种混合料试件，进行冻融劈裂试验，并对SAC-13进行了短期老化和长期老化后的冻融劈裂试验，比较几种混合料水稳性能。

关键词Superpave沥青混合料冻融劈裂试验TSR

中图分类号：TQ522.65 文献标识码：A 文章编号：

评价沥青混合料水稳性的试验方法很多，主要有浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验、浸水劈裂试验、真空饱水劈裂试验、冻融劈裂试验及浸水车辙试验等。我国现行规范中规定了两种方法：浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验作为沥青混合料水稳性的测试方法。由于路面承受水损害三要素——水、温度、荷载，以及浸水时间等的共同破坏作用，所以规范中的这两种试验方法都考虑了这几方面的作用，其中以冻融劈裂试验设定的条件及操作过程为多。且SHRP研究计划成果对沥青混合料水稳性试验方法评价认为，冻融劈裂试验在评价沥青混合料水稳性时比浸水马歇尔试验更严密，且与现场实际情况相关性良好，所以本文的研究中选用了冻融劈裂试验做为试验方法。

1原材料

本文的集料采用花岗岩，沥青采用SBS改性沥青，沥青混合料的填料采用石灰岩磨细的矿粉，SMA添加木质素纤维。

2集料级配

在规范推荐的级配范围基础上，结合佛山地区的气候条件，以及广东省公路路面典型结构应用技术指南，设计了SMA-13、SAC-13、AC-13的级配，集料级配见表1。

表1SMA-13、SAC-13、AC-13设计级配 %

3沥青混合料冻融劈裂试验

3.1冻融劈裂试验简介

由于我国对Lottman试验进行了简化，TSR指标要求与美国标准有所区别。参照美国SHRP研究计划的成果，结合我国气候特征与国产材料的实际性能和《公路沥青路面施工技术规范》[1]JTG F40-2004）提出了沥青混合料水稳定性标准，见表2。

表2 沥青混合料水稳定性标准

3.2冻融劈裂试验结果

本文对沥青混合料进行的冻融劈裂试验，与我国的试验规程[2]T0729-2000的冻融劈裂试验有别，试验规程是规定空隙率水平的冻融劈裂试验，得出相应的TSR。SMA、SAC、AC三种混合料分别成型4%、7%、10%和13% 四个空隙率水平的圆柱体试件。试验中4%、7%采用马歇尔击实成型，试件的直径101.6 mm，高度6～8 cm。10%、13%采用旋转压实仪SGC成型，试件的直径15cm，高度7.5±0.3cm。另外，还完成了SAC加SBS改性沥青在短期老化后和长期老化后的冻融劈裂试验。

每种混合料在每级空隙率水平下成型8个试件，分为两组，进行冻融劈裂试验。试验结果见表3~表6所示。

表3马歇尔击实成型试件冻融劈裂试验结果

表4马歇尔击实成型试件老化后冻融劈裂试验结果

表5SGC成型试件冻融劈裂试验结果

表6冻融劈裂试验结果汇总

“*”表示试件采用马歇尔击实成型

3.3冻融劈裂试验结果分析

SMA-13、SAC-13、AC-13三种沥青混合料的冻融劈裂试验结果(TSR)，以及各种沥青混合料在不同空隙率下的TSR变化情况，见图1。对SAC-13的3种状态（普通、短期老化及长期老化）进行比较，如图2。

图1SMA-13、SAC-13、AC-13的TSR与VV关系图图2SAC-13混合料不同状态TSR与VV关系图

从表2~表5和图1~图2可以看出：

（1） AC-13沥青混合料的冻融劈裂强度TSR在空隙率为4%时＜80%，不满足南方潮湿多雨地区的水稳定性要求，因此，AC-13沥青混合料采用酸性集料花岗岩时需采取一定的措施才能满足水稳定性要求 [3、4]。

（2） 无论是马歇尔击实成型试件冻融劈裂试验，还是旋转压实仪SGC成型试件冻融劈裂试验，随着空隙率Va的增大，冻融劈裂强度TSR减小（SAC在13%空隙率水平出现异常）。

（3） 空隙率4%时SMA的TSR为最大值88.2%，但7%下降到65.9%，下降最快；三种级配在空隙率4%时AC-13的TSR为最小，但其值下降最慢。因此，三种混合料在空隙率为4%时，SMA-13水稳性最好，但对空隙率的敏感性大[5]。在密实的状态，SMA-13是嵌挤型的骨架密实结构，其抗水损害的能力强，水稳性好。

4结语

1、空隙率为4%时，水稳性SMA-13>SAC-13>AC-13；SMA-13水稳性受空隙率的影响最大，AC-13最小。

2、冻融劈裂试验不适合评价老化后沥青混合料的水稳性。