摘要：為解決河南地區(qū)瀝青路面高溫季節(jié)的車轍問題，客觀指導(dǎo)和評(píng)價(jià)瀝青混合料的設(shè)計(jì)，研究高溫季節(jié)下溫度變化對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響，文章根據(jù)前期的路面溫度場(chǎng)調(diào)查情況，分別選取40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃五個(gè)不同的溫度進(jìn)行不同瀝青混合料的車轍試驗(yàn)與單軸貫入試驗(yàn)，分析溫度對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：動(dòng)穩(wěn)定度、車轍深度、貫入強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度都與溫度有很好的相關(guān)性，其中改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度與溫度的指數(shù)關(guān)系式DS=105 967e-0.043 5T相關(guān)系數(shù)R2為0.986 7;在40 ℃～80 ℃溫度變化范圍內(nèi)，改性瀝青混合料抗高溫性能明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青混合料，建議上面層、中面層采用改性瀝青。

　　關(guān)鍵詞：瀝青混合料;溫度;高溫性能;單軸貫入

　　0 引言

　　隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，瀝青路面以其低噪音、行車舒適、施工速度快和開放交通早等優(yōu)點(diǎn)，成為高速公路路面的主要鋪裝形式。但由于溫度、交通荷載、水等因素的影響，瀝青路面出現(xiàn)早期病害的現(xiàn)象較為普遍，特別是車轍病害較為凸顯，溫度較高的南方地區(qū)車轍病害更為嚴(yán)重[1]。車轍的形成致使路面服務(wù)水平降低，并在車槽處積水引起水漂，影響行車的安全性，也更容易引起其他病害的產(chǎn)生[2]。

　　車轍是瀝青路面工作者應(yīng)該急需解決的問題，而瀝青路面車轍的影響因素眾多，外因主要為溫度、荷載、縱坡坡度、濕度、車輛行駛速度等，內(nèi)因?yàn)闉r青混合料材料性能及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中溫度是影響車轍的主要因素之一[3]。由于中國(guó)南北跨度大，地域差異明顯，致使南北溫差較大，夏季平均溫差達(dá)10 ℃，且路面的溫度比實(shí)測(cè)氣溫還要高，所以路面的車轍有效溫度南北差距更大。同時(shí)，由于瀝青材料對(duì)溫度較為敏感，對(duì)瀝青混合料抗車轍性能影響最大的即為溫度，而我國(guó)現(xiàn)有的瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范只以荷載為基礎(chǔ)，忽略了溫度這一重要影響因素。

　　東南大學(xué)周嵐[4]研究溫度對(duì)瀝青路面高溫性能的影響，發(fā)現(xiàn)重載高溫條件下，瀝青路面更易產(chǎn)生車轍;長(zhǎng)沙理工大學(xué)張起森等人[5-6]提出中溫車轍試驗(yàn)，通過改變常規(guī)車轍試驗(yàn)溫度，在中溫環(huán)境中(30 ℃～60 ℃)研究瀝青混合料抗車轍性能，發(fā)現(xiàn)不僅高溫對(duì)瀝青混合料抗車轍性能影響較大，中溫條件下也有產(chǎn)生車轍的風(fēng)險(xiǎn);同濟(jì)大學(xué)魏密[7]采用單軸靜載蠕變?cè)囼?yàn)，根據(jù)不同蠕變變形曲線，分析不同溫度對(duì)瀝青混合料高溫蠕變性能的影響;長(zhǎng)安大學(xué)祁峰[8]通過使用MTS試驗(yàn)的方法，對(duì)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件進(jìn)行單軸靜載蠕變?cè)囼?yàn)和重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)，分析溫度對(duì)瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性方面的影響。

　　綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青混合料高溫性能進(jìn)行了廣泛的研究，并指出高溫是影響路面高溫性能的重要因素。但在瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，往往過度強(qiáng)調(diào)對(duì)不同材料的性能要求，而對(duì)實(shí)際交通所需的材料性能考慮不足，有一定的經(jīng)驗(yàn)性和隨意性，也會(huì)導(dǎo)致道路出現(xiàn)高溫破壞。所以本文參考前人研究成果，并結(jié)合對(duì)道路溫度場(chǎng)的調(diào)查分析，研究不同溫度對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響，以標(biāo)準(zhǔn)抗車轍性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)為基礎(chǔ)，適當(dāng)修正原有設(shè)計(jì)指標(biāo)，為今后瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)提供參考。

　　1 原材料及試驗(yàn)方法

　　1.1 原材料

　　本研究使用的石料集料由宜陽弘源氧化鈣石料廠提供，瀝青為中石油“昆侖”A級(jí)70#瀝青和中石油“昆侖”改性SBS類瀝青，參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的標(biāo)準(zhǔn)可知，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均能達(dá)到規(guī)范的要求。

　　1.2 試驗(yàn)方法

　　(1)瀝青混合料車轍試驗(yàn)

　　本文以同一個(gè)級(jí)配AC-20改性瀝青、基質(zhì)瀝青兩種瀝青試樣做車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：在0.7 MPa輪壓下，根據(jù)路面調(diào)查實(shí)際路面高溫時(shí)段常出現(xiàn)的溫度，分別取40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃等五個(gè)溫度，依據(jù)以上試驗(yàn)條件方案，每組取3個(gè)平行試樣進(jìn)行車轍試驗(yàn)，記錄45～60 min內(nèi)的車轍位移，計(jì)算動(dòng)穩(wěn)定度，求其平均值。

　　(2)瀝青混合料單軸貫入試驗(yàn)

　　采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀76-B0252 ICT成型試件，在恒溫箱里養(yǎng)護(hù)6 h，取出試件后放在UTM試驗(yàn)機(jī)的臺(tái)座上，以1 mm/min的貫入速度進(jìn)行貫入試驗(yàn)，直至試件破壞，讀取最大破壞荷載。分別在40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃等五個(gè)不同的溫度條件下，利用UTM-100以1 mm/min的貫入速度進(jìn)行貫入試驗(yàn)，每10 s記錄一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，直至試件破壞為止，記錄試驗(yàn)過程中的垂直應(yīng)力P隨時(shí)間(貫入深度)的變化曲線，并記錄破壞應(yīng)力、貫入深度等指標(biāo)。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 瀝青混合料車轍試驗(yàn)

　　車轍試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

　　2.1.1 瀝青材料對(duì)高溫性能的影響

　　從表1可以看出，在溫度40 ℃～80 ℃變化范圍內(nèi)，改性瀝青混合料抗高溫性能明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青混合料。改性瀝青混合料60 min總車轍深度較小，高溫70 ℃最大車轍深度為2.406 mm，動(dòng)穩(wěn)定度為5 625 次/mm，80 ℃最大車轍深度為3.148 mm，動(dòng)穩(wěn)定度為3 150 次/mm;而基質(zhì)瀝青混合料在40 ℃的車轍總深度為1.029 mm，動(dòng)穩(wěn)定度為8 750 次/mm，70 ℃的車轍總深度為5.017 mm，動(dòng)穩(wěn)定度為860 次/mm，已經(jīng)不能滿足規(guī)范的要求。當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃時(shí)，基質(zhì)瀝青黏性基本喪失，主要靠集料之間的摩擦力提高強(qiáng)度，高溫性能很差。而由于改性瀝青軟化點(diǎn)明顯高于基質(zhì)瀝青，試驗(yàn)溫度未達(dá)到改性瀝青軟化點(diǎn)85.5 ℃，動(dòng)穩(wěn)定度隨溫度的變化趨勢(shì)比較穩(wěn)定。由前期溫度調(diào)查結(jié)果可知，瀝青路面的上面層、中面層溫度在高溫時(shí)期達(dá)到70 ℃以上，故建議一般路面設(shè)計(jì)上面層、中面層采用改性瀝青。

　　2.1.2 溫度與動(dòng)穩(wěn)定度的關(guān)系

　　由圖1可以看出，不管是改性瀝青還是基質(zhì)瀝青，都是隨著溫度的升高而穩(wěn)定度降低，這是因?yàn)闉r青是溫度敏感性材料，在高溫條件下，隨著溫度的升高，瀝青材料逐漸軟化，抗車轍能力不足，表現(xiàn)出動(dòng)穩(wěn)定度降低。隨著溫度的升高，瀝青混合料的強(qiáng)度開始降低，受到外力時(shí)，有很大的變形，并且一部分變形不可恢復(fù)，這時(shí)表現(xiàn)出粘彈性，就會(huì)出現(xiàn)車轍，當(dāng)溫度升高到一定程度，瀝青混合料就會(huì)表現(xiàn)出黏性狀態(tài)，很容易被破壞[9]。

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