摘要：瀝青混合料是一種溫度敏感性較強的粘彈塑性材料，其強度與溫度密切相關(guān)。文章采用單軸壓縮試驗研究了不同類型瀝青混合料在35 ℃、50 ℃高溫域下的抗壓強度及破壞模式，分析了溫度、級配組成、瀝青膠結(jié)料類型等因素對瀝青混合料的抗高溫強度及抗變形能力。試驗結(jié)果表明：高溫域下，抗壓強度能較好反映瀝青混合料的抗荷載變形特性，與車轍試驗具有一致性;采用骨架嵌擠且密實型的級配能獲得更高的抗高溫強度;采用橡膠改性瀝青的混合料的高溫強度及抗變形能力得到大幅提升。文章可為分析夏季炎熱區(qū)瀝青路面破壞模式及指導(dǎo)路面設(shè)計提供重要參考，對深入研究高溫域下瀝青混合料的其他力學強度具有指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：瀝青混合料;高溫域;單軸壓縮;抗壓強度;破壞模式

　　0 引言

　　瀝青混合料是一種粘彈塑性材料，其物理力學性能與溫度和荷載作用時間密切相關(guān)[1-2]。瀝青路面使用狀況已表明，瀝青路面車轍主要發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，即氣溫>30 ℃、路表溫度>50 ℃條件下極易發(fā)生。據(jù)實測，在南方夏炎熱區(qū)瀝青路面路表溫度可達60 ℃以上。對于瀝青混合料來講，研究其強度、穩(wěn)定性、破壞模式等，都必須充分考慮瀝青混合料的破壞環(huán)境，在不同的溫度域，瀝青混合料的強度和破壞模式會有很大的不同。然而，在現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計及瀝青強度試驗過程中，為便于全國范圍的使用標準化和通用化，同時主要考慮常溫溫度域的瀝青路面的疲勞破壞，一般在瀝青路面力學分析中，采用的力學強度參數(shù)對應(yīng)的溫度為15 ℃或25 ℃，而對高溫域瀝青混合料力學強度研究較少。因此，為掌握高溫域下瀝青混合料的力學強度特性，本文以單軸壓縮試驗為研究對象[3]，分析了瀝青混合料的無側(cè)限抗壓強度及影響因素，可為后續(xù)深入研究高溫域下瀝青混合料的其他力學強度提供重要參考。

　　1 原材料

　　本文試驗使用廣西地區(qū)常用石材，粗、細集料采用石灰?guī)r，填料采用礦粉，瀝青分別采用70#-A級道路石油瀝青、橡膠改性瀝青。瀝青及石灰?guī)r集料的原材料檢測指標如下頁表1、表2所示。

　　2 級配設(shè)計及性能檢驗

　　本文以路表瀝青混合料為研究對象，采用了三組不同的AC13型級配組成設(shè)計，其中級配③為橡膠改性瀝青混合料級配。主要區(qū)別在于級配①比級配②粗集料含量少約7%，級配①為懸浮密實型(典型AC類級配)，級配②為骨架半密實型(粗型AC類級配，空隙率偏大)，級配③為類間斷級配(橡膠瀝青適用級配)。具體如表3所示。

　　同時，為檢驗設(shè)計的兩種混合料高溫穩(wěn)定性，進行了60 ℃車轍試驗。車轍試驗結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明：(1)使用相同普通瀝青的兩種混合料均具有良好的抗車轍性能，尤其是懸浮密實型級配①比懸浮半密實型級配②抗車轍性能更優(yōu)，表明在材料及骨架組成相差不大的情況下，保證壓實度是提高瀝青混合料的重要措施;(2)采用橡膠改性瀝青的混合料性能明顯優(yōu)于使用普通瀝青的混合料，采用橡膠改性瀝青后，瀝青混合料的高溫抗車轍性能提高約2.5～3倍，這表明采用改性瀝青是抵抗高溫變形的主要措施[4-5]。

　　3 單軸壓縮試驗

　　抗壓強度在一定程度上可以反映瀝青混合料的抗力特性，尤其是在高溫狀態(tài)下的瀝青混合料的抗力特性[6-7]，本文采用單軸壓縮試驗研究了瀝青混合料的35 ℃和50 ℃下的靜壓強度。

　　抗壓強度試件采用靜壓成型，尺寸為100 mm×100 mm的圓柱體試件。為充分模擬南方濕熱環(huán)境影響，本文試驗采用水浴方式對試件進行恒溫養(yǎng)護5 h。單軸壓縮采用MTS-810試驗系統(tǒng)加載，試驗溫度分別為35 ℃、50 ℃，加載速率為1 mm/min。試驗及數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1、表5、表6所示。

　　由表5、表6可知：

　　(1)相同溫度、相同瀝青類型條件下，瀝青混合料的級配組成對抗壓強度具有一定影響，骨架密實型級配①的抗壓強度比骨架半密實型級配②高，且相差幅度隨溫度的升高而變大。35 ℃下，級配①的抗壓強度比級配②高約13%;50 ℃下，級配①的抗壓強度比級配②高約35%。

　　(2)溫度對瀝青混合料的抗壓強度影響非常大，尤其是高溫影響。溫度由35 ℃升高至50 ℃時，同一類型瀝青混合料的抗壓強度衰減幅度達50%。

　　(3)瀝青膠結(jié)料對混合料抗壓強度影響顯著，在相同溫度下，采用橡膠改性瀝青的混合料抗壓強度和可承受的最大破壞(位移)均最大，約是普通瀝青的1.5～2倍，與抗車轍試驗具有良好的一致性。

　　(4)由荷載-位移圖中不同瀝青混合料在直線穩(wěn)定狀態(tài)下的荷載與位移斜率關(guān)系可知，相同溫度下，使用普通瀝青的級配①和級配②的荷載-位移圖斜率均明顯大于使用橡膠改性瀝青的級配③，普通瀝青混合料對變形更為敏感，表現(xiàn)為混合料較脆弱，而橡膠改性瀝青混合料則更為柔韌。

　　4 破壞模式

　　單軸壓縮試驗加載過程中，由于圍壓為0(無側(cè)限)的瀝青混合料首先發(fā)生集料的遷移與壓密，隨著壓密完成繼續(xù)加載，混合料向外擠脹從而發(fā)生開裂破壞，如圖2所示。

　　通過觀測經(jīng)單軸壓縮后瀝青混合料的破壞狀態(tài)可知：(1)破壞總體過程中，隨著加載的進行，試件首先在中部開裂，然后向上下兩端延伸擴展，試件的實際破壞狀態(tài)與理論分析破壞狀態(tài)一致;(2)不同類型瀝青混合料試件的破壞形態(tài)明顯不同，其中級配①和級配②混合料試件均出現(xiàn)明顯的裂紋，而橡膠改性瀝青級配③混合料未見清晰的裂縫，說明橡膠改性瀝青混合料的抗裂韌性較好。

　　5 結(jié)語

　　本文通過對不同類型瀝青混合料進行35 ℃和50 ℃高溫域的單軸壓縮試驗，獲得了高溫域下幾種不同瀝青混合料的抗壓強度及典型破壞模式，主要結(jié)論如下：

　　(1)抗壓強度能較好地反映瀝青混合料在高溫域下的抵抗荷載和變形的能力，抗壓強度與車轍試驗具有一致性。

　　(2)級配組成對瀝青混合料的強度及抗變形能力影響較大，骨架型且較密實的瀝青混合料的強度及抗變形能力較大。

　　(3)采用橡膠瀝青等改性瀝青膠結(jié)料能明顯提高瀝青混合料的高溫強度及抗變形能力，建議在夏炎熱區(qū)采用橡膠瀝青等改性瀝青。

　　參考文獻：

　　[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001.

　　[2]張登良.瀝青路面工程手冊[M].北京：人民交通出版社，2003.

　　[3]JTGE20-2011.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程.[S].

　　[4]閆其來.瀝青混合料抗車轍性能試驗研究[D].南京：東南大學，2005.

　　[5]鄭宇強.高模量瀝青混合料抵抗車轍能力的試驗分析[J].公路與汽運，2009(3)：86-89.

　　[6]陳振華.基于高溫穩(wěn)定性能的橡膠瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)研究[D].西安：長安大學，2017.

　　[7]孫立軍.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M].北京：人民交通出版社，2005.