应力吸收层混合料路用性能的研究

杨忠允王亮

摘要：文章通过沥青常规指标试验和SHRP试验对齐鲁70#沥青、橡胶沥青和应力吸收沥青的性能进行了评价，并基于马歇尔试验，对三种应力吸收层沥青混合料进行了路用性能检验。结果表明，（1）橡胶沥青和应力吸收沥青的性能参数明显优于齐鲁70#沥青；（2）橡胶沥青混合料和应力吸收沥青混合料作为应力吸收层具有良好的路用性能。

关键词：沥青混合料，应力吸收层，弹性恢复，动稳定度，冻融劈裂

Abstract: the article through the asphalt conventional index test and SHRP test for 70 # asphalt, qilu rubber asphalt and stress of asphalt absorption performance of evaluation, and based on the Marshall test, of three kinds of stress absorbed layer asphalt mixture with the road tests. The results show that, (1) rubber asphalt and stress absorbed the performance parameters of asphalt significantly better than the 70 # asphalt; (2) rubber asphalt mixture and stress absorbed asphalt mixture as stress absorbed layer has good road with properties.

Keywords: asphalt mixture, stress absorbed layer, restore elasticity, dynamic stability, freeze-thaw splitting

中图分类号：TU57+1文献标识码：A 文章编号：

1引言

目前我国大部分沥青混凝土路面采用的是半刚性基层。半刚性基层不仅强度高，提高路面承载力，而且具有良好的整体性能。半刚性基层材料可以就地取材，成本较低，在我国公路建设初期符合国情，具有一定的中国特色。然而，由于自身材料的特点，半刚性基层对温度和湿度变化敏感，容易产生温缩裂缝和干缩裂缝。由于材料的差异性，裂缝逐渐向上发展到沥青面层，从而形成了路面的反射裂缝。反射裂缝除了破坏路面整体性和强度外，在行车荷载和水的作用下，路面产生唧泥现象，严重影响路面的使用性能，加快路面的破坏。

另一方面，我国早期修建的水泥混凝土路面由于各种原因已出现不同程度的破坏，需要及时进行维修或改造。在混凝土路面维修改造的各种措施中，加铺沥青层是一种简便速效的方法。然而由于材料的差异，旧路面的接缝、裂缝处会产生反射裂缝，影响加铺层的效果。

针对以上产生的问题，国内外普遍采用设置过渡夹层的办法来应对。应力吸收层为过渡夹层的一种。在半刚性基层和沥青层之间或旧水泥混凝土路面与加铺层之间设置一道应力吸收层沥青混合料，对防止和延缓反射裂缝的发生具有良好的效果。应力吸收层作为一道功能层，其要传递行车荷载并要经受周围环境因素的作用，因此也应具有一定的路用性能。

本文旨在通过对齐鲁70#沥青、橡胶沥青及应力吸收沥青三种沥青的性能评价，基于马歇尔试验，进一步对三种应力吸收层沥青混合料的路用性能进行检验，最终评价了三种应力吸收层沥青混合料的路用性能。

2沥青性能试验

针入度、软化点和延度是评价沥青性能的三大指标。此外，针对应力吸收层的特点，本文对沥青的弹性恢复、离析和粘度指标也做了检验。试验结果见表1所示。

通过试验结果可以看出，三种沥青的软化点排序为：齐鲁70#<橡胶沥青<应力吸收沥青。图3为三种沥青的软化点试验结果对比，可以看出，应力吸收沥青软化点比齐鲁70#沥青软化点高63.5%，橡胶沥青软化点比齐鲁70#沥青软化点高25%。软化点作为沥青高温性能的一个指标，通常来讲软化点越高，高温稳定性越好。因此，通过上述对比可以得出，应力吸收沥青和橡胶沥青高温稳定性均高于齐鲁70#沥青。

针入度指数可以反应沥青的温度敏感性。针入度指数越大，表明沥青的温度敏感性越低。有图4可以看出，应力吸收沥青和橡胶沥青的针入度指数均超过齐鲁70#沥青数倍，表明应力吸收沥青和橡胶沥青受温度影响较小。

弹性恢复表征沥青在25℃下的变形恢复情况。对于应力吸收层而言，弹性恢复是一个重要的评价指标。由表1可以看出，应力吸收沥青和橡胶沥青的弹性恢复均满足规范不小于70%的要求。

离析是对聚合物改性沥青稳定型的一个检测指标。由表1中的试验数据可以看出，橡胶沥青的离析为5.5℃，应力吸收沥青的离析为2.5℃，均满足规范对聚合物改性沥青离析不大于6℃的要求，表明橡胶沥青和应力吸收沥青具有良好的稳定型。

沥青的老化性能也是沥青评价体系中的一项重要指标。由表1中薄膜烘箱残留物的试验结果可以看出，应力吸收沥青的5℃残留延度比齐鲁70#沥青10℃残留延度高出接近5倍，表明其具有良好的抗老化能力。

综合以上对沥青试验结果的分析比较，可以得到以下结论：（1）应力吸收沥青和橡胶沥青各方面的性能均明显优于齐鲁70#沥青；（2）应力吸收沥青与橡胶沥青相比，高低温性能更加突出，弹性恢复能力更强，因而具有良好的耐久性。

3沥青混合料路用性能检验

为了研究三种应力吸收层沥青混合料的路用性能，本文分别以齐鲁70#沥青、橡胶沥青和应力吸收沥青为胶结料设计了三种应力吸收层沥青混合料AC-5细。三种混合料采用同一级配及沥青用量，以便进行对比试验。

3.1高温稳定性

应力吸收层虽然较薄，但由于离路面较近，受路面温度影响较大，因此应具有一定的高温抗车辙能力。本文根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）车辙的试验方法，经过轮碾成型机成型，制作了300mm×300 mm×50 mm的试件进行动稳定度试验，试验结果如表2所示。

由表2的车辙试验结果可以看出，应力吸收沥青混合料的动稳定度是齐鲁70#沥青混合料的9.5倍，橡胶沥青混合料动稳定度是齐鲁70#沥青混合料的4.7倍，说明应力吸收沥青混合料和橡胶沥青混合料具有良好的抗车辙能力，应力吸收沥青混合料的优势最为明显。这一结论与沥青试验得到的结果是一致的。

3.2低温性能

在某些地区由于温度或温差的影响会造成路面开裂。应力吸收层起到防止或延缓裂缝的作用，首先自身应具备抵抗裂缝的能力，这就要求其应具有良好的低温性能。评价沥青混合料低温性能的方法有多种，如弯曲拉伸蠕变试验，间接拉伸试验，直接拉伸试验等。其中最常用的为低温小梁弯曲试验。这种试验方法简单，而且试验结果较为可信。试验温度为-10℃，加载速率为50mm/min。图5为三种沥青混合料的低温弯曲试验结果。

由图5可以看出，应力吸收沥青混合料的最大弯拉应变比齐鲁70#沥青混合料提高了26.7%，而橡胶沥青混合料最大弯拉应变比齐鲁70#沥青混合料提高了29.2%，因此可以得出应力吸收沥青混合料和橡胶沥青混合料具有良好的低温变形能力，其中应力吸收沥青混合料的抗弯拉强度最大，能够承受更大的弯拉应力。

3.3水稳定性

应力吸收层沥青混合料作为一功能层，不仅起到分散应力的作用，还应具有密封隔水的效果。如果应力吸收层水稳定性不好，会导致自身破坏，影响其功能，进一步影响路基路面的预期效果。因此，应考虑应力吸收层的水稳定性能。

沥青混合料水稳定性的评价方法有很多，如浸水马歇尔试验、浸水劈裂试验、饱水劈裂试验、冻融劈裂试验、浸水车辙试验等。本文采用冻融劈裂试验的方法来评价三种沥青混合料的水稳定性。试验结果如表3所示。

通过上表可以看出，三种沥青混合料的冻融劈裂强度比均大于我国规范规定的不小于75%的要求。另外，应力吸收沥青混合料和橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比相比齐鲁70#沥青混合料分别提高了13.9%和6.3%，表明此两种沥青混合料的水稳定性均优于齐鲁70#沥青混合料，且应力吸收沥青混合料水稳定性更好。

4结论

本文通过对齐鲁70#沥青、橡胶沥青以及应力吸收沥青进行常规指标试验，分析了三种沥青的性能，并通过马歇尔试验，对三种沥青混合料的路用性能进行了分析评价，得到的主要结论如下：

（1）综合各方面的性能，三种沥青作为应力吸收层沥青的优势依次为：应力吸收沥青>橡胶沥青>齐鲁70#沥青；

（2）通过对沥青混合料的高、低温性能检验以及水稳定性检验，得到路用性能排序为：应力吸收沥青混合料>橡胶沥青混合料>齐鲁70#沥青混合料，顺序与沥青性能排序相符。

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作者简介：杨忠允，（1978.9-），男，汉族，安徽省萧县人，研究方向，路桥施工。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。