如何进行沥青路面面层的抗裂性能试验

摘要：文章简要介绍了几种常用的沥青混合料低温抗裂性能的测试方法，并探讨了沥青混合料低温断裂韧度试验方法。

关键词： 沥青路面；抗裂性能；低温弯曲试验

一、引言

沥青路面开裂是沥青公路最主要的质量病害之一，而沥青路面的裂缝成因往往是很复杂的，其中很大一部分原因是由沥青混合料的原材料和配合比不当引起的。因此，加强行沥青路面面层的抗裂性能试验，为施工中提高混合料的配合和施工工艺提供了技术参考。

二、常用的沥青混合料低温抗裂性能的测试方法

当前在工程中沥青及沥青混合料的低温性能究竟采用哪种试验方法和指标来评价，以控制沥青路面的温度裂缝，仍然是一个重要的研究课题。目前有以下几种试验方法。

1.间接拉伸试验。即劈裂试验，它是通过加载条在圆柱形试件的轴向按一定的变形速率施加静载，通过得到其垂直、水平变形而得出沥青混合料的劈裂强度和变形数据。此法虽然快速简单，但其应变测量困难，在我国目前的试验水平下，难以得出其极限劲度模量。

2.低温弯曲试验。通过低温弯曲试验，以破坏应变、弯拉强度和弯拉模量为指标来评价沥青混合料的低温抗裂性。混合料的破坏应变、弯拉强度越大，则抗裂性能越好。此法是国内外较为常用的沥青混合料低温抗裂性评价方法。

3.低温弯曲蠕变试验。蠕变试验开始的瞬时加载比较困难，数据也不够准确，所以将蠕变稳定阶段作为考察的重点，其蠕变速率越大，低温变形能力越好。

4.应力松弛试验。在温度骤将时，沥青路面产生的温度收缩应力来不及松弛掉而产生累积，最后因超出抗拉强度而开裂，所以应力松弛性能也是沥青材料抵抗温度开裂的重要评价指标。沥青混合料的松弛时间越短、模量越小，则应力松弛性能越好，其低温抗裂性越好。

三、沥青混合料低温断裂韧度试验

要测量低温沥青混凝土断裂韧度，一般主要进行以下三个试验：沥青混合料马歇尔试验、轮碾试验和低温弯曲试验。马歇尔试验主要是用来选定混合料配合比及最佳沥青用量，这里不做介绍，下面主要介绍轮碾试验和低温弯曲试验。

1.轮碾试验

（1）实验目的范围及要求。轮碾法适用于300mm×300mm×40mm（50mm或100mm）的板块状试件的成型，试件密度应符合马歇尔标准击实试样密度的要求。沥青混合料试件制作时的试件尺寸还要达到相关的要求，轮碾板块试件碾压层厚度应达到最大集料粒径的1-1.5倍；对轮碾成型板厚50mm的试件，试件数量和矿料规格应满足马歇尔击实试验的要求。

（2）试验仪器。轮碾试验所需的仪器包括：轮碾成型机、实验室用沥青混合料拌合机、试模、切割机、沥青运动粘度测定装备、取芯机、烘箱、沥青运动粘度测定装备（粘度计）、台秤、温度计、小型击实锤、拌合铲、标准筛以及电炉、沥青熔化炉、卡尺、棉纱等。

（3）准备工作。首先确定制作沥青混合料试件的拌合与压实温度，然后根据选定的沥青标号和级配准备沥青和矿料，在实验室加热1h备用。根据块试件的体积和马歇尔标准击实密度求算混合料及各种材料数量，在搅拌机内搅拌均匀。

（4）轮碾成型方法。将试模装上框架，在试模中铺一张裁好的纸，再将拌合好的沥青混合料用小铲分两次沿试模由外圈至中心按顺序转圈装入试模，第一次至试模高度的60%左右，用小型击实锤夯击至大致平整后，再讲其余沥青全部装入，夯实整平后成凸圆弧型，并且再在表面铺一张裁好的纸。

2.切制棱柱体试件。碾压成型后，用切割机按所需的尺寸进行切割，切割尺寸可通过切割机标尺及几块厚度不一的塑胶板来控制，将切下来的小梁在旁边摆放整齐，由于沥青混凝土材料为各向异性的，所以在摆放切割的小梁时，其上下方向应一直保持不变。按梁与梁之间留10mm的间距摆放在玻璃板上，置于通风处进行风干24小时，最后贴标签纸对小梁进行编号。

3.沥青混合料低温弯曲试验

（1）目的和适用范围。本试验主要是在跨中对小梁试件施加集中荷载至断裂破坏，以此时的荷载求出试件的抗弯拉强度。根据有关规定和需要选用合适的试验温度和加载速率。本方法适用于由轮碾法成型后切制的长250mm±2.Omm，宽30mm±2.Omm，高35mm±2.Omm的棱柱体小梁，

（2）仪器和材料。本试验需要的仪器和材料包括：万能材料试验机或压力机（带有传感器和环境保温箱）、电测百分表等跨中位移测定装置、数据采集系统或X-Y记录仪、恒温水槽或冰箱和烘箱、天平、卡尺、温度计、秒表及平板玻璃等。

（3）试验准备工作。按规定尺寸对轮碾成型的板块状试件进行切割制作试件，用卡尺量在跨中及两支点断面取试件的尺寸，若高度或宽度的误差超过2mm，应将试件作废处理。将试件置于或MTS恒温箱里保温5-6小时或恒温水槽中保温3小时，直到试件内部达到要求的试验温度，并将误差控制在±0.5℃。保温时试件应在支起的平板玻璃上按不小于10mm的间距进行摆放。将试验机环境保温箱调到要求的试验温度，若加载速率超过50mm/min，则可不用环境保温箱。安放好试验机梁式试件支座，使上压头与下压头保持平行，并固定好。

（4）试验过程。测量小梁在低温（假设-10℃）条件下破坏时的最大荷载和跨中挠度。前者可得出试件的抗弯拉强度，后者可得出沥青混合料的破坏弯拉应变。先根据恒温水箱的容积来取若干试件放入其中，将水箱温度定为-10℃，将不冻液倒入其中直至超过试件顶部。恒温完毕后，取出试件并立即安装在固定支座上，缓慢均匀地加载至破坏。最后由计算机程序自动记录破坏荷载和破坏应变。

参考文献：

[1] 郑健龙，周志刚，张起森.沥青路面抗裂设计理论与方法[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]申爱琴，蒋庆华.沥青混合料低温抗裂性能评价及影响因素[J].长安大学学报.2004.09.

作者简介：郑勇（1974.6），男（汉），湖北省南漳县人，工程师，本科，从事交通工程质量监督与试验检测管理。