冷廷

河南省開封市公路管理局

    冷鋪瀝青混合料的路用性能評價國際上尚無公認的成熟方法。而一般在研究時只側重了它的強度方面和考慮它的低溫性能，且沒有統一的試驗方法和合適的評價標準，如何對冷鋪瀝青混合料的路用性能進行評價，這是我們展開室內試驗研究所要解決的首要問題，同時它也是本文研究要解決的重點問題之一。

 

    冷鋪瀝青混合料的強度形成有一個顯著且本質的特點——強度隨著有機溶劑的不斷揮發而逐漸增加。這樣的強度變化過程，決定了冷鋪瀝青混合料在工程應用中應滿足兩個強度條件，即初始強度和成型強度。冷鋪瀝青混合料在剛剛修補于路面破損處后尚未完全達到其最終強度，但為了滿足立即開放交通的要求，應具有一定的初始強度和剛度來承受汽車的荷載，是為初始強度。如果初始強度過低，那么在車輪的碾壓下，將會在輪載的集中力作用處產生松散、推移、擁包、車轍等病害。另外，在以后的長期使用中，以及夏季高溫季節、在行車荷載的反復作用下，為了保證用冷鋪瀝青混合料修補的路面不致產生新的路面病害，冷鋪瀝青混合料應具有足夠的強度和穩定性以抵抗外界荷載的作用，是為成型強度。

 

    根據冷鋪瀝青混合料的特點，以國內現有乳化瀝青混合料強度試驗方法為依據，對其又作了相應的調整，從而形成了冷鋪瀝青混合料的強度試驗方法。

    初始強度試驗方法：

    1）常溫下制作馬歇爾試件(擊實次數為上下兩面各25次);

    2）將擊好的試件在室溫下(25℃)不脫模養生12h;

    3）在養生試件上下兩面再各擊實50次;

    4）脫模后，在25℃條件下試壓，得出穩定度值。

 

    成型強度試驗方法：

    1）常溫下制作馬歇爾試件(擊實次數為上下兩面各25次);

    2）將擊好的試件在110℃的烘箱中不脫模養生6h;

    3）在養生試件上下兩面再各擊實50次;

    4）冷卻脫模后，在室內常溫下養生6h；

    5）在60℃條件下試壓，得出穩定度值。

 

    日本對常溫瀝青混合料初期穩定度的要求是: 初期穩定度（在攤鋪碾壓后第7天的穩定度）大于2. 5KN (25℃)；使用穩定度（是指瀝青混合料在鋪筑碾壓通車7天后使用的穩定度）大于4KN 。

    從我們試驗結果的穩定度值來看，冷鋪瀝青混合料完全滿足日本常溫瀝青混合料的技術要求。

 

    冷鋪瀝青混合料在運輸和鋪筑過程中，最關鍵的問題是和易性和壓實性。和易性指的是瀝青混合料應易于進行加工、挖、刮平等操作。它雖然不是瀝青混凝土的基本特征，但卻是必須滿足的關鍵性質之一。加入充足的軟粘結料可以獲得較好的和易性，而在壓實之后粘結料養生之前，混合料必保持穩定不允許有絲毫的推或移。這種初期強度主要通過精選的集料特性來獲得。由于這兩方面的沖突，所以必保持適當的平衡。根據研究，美國德克薩斯運輸部提出的相應技術標準為：

 

    滿足工作性的混合料老化前的無側限抗壓強度應小于200Kpa。

    滿足工作性的混合料老化后的無側限抗壓強度應不大于1000Kpa。

    參照《公路土工試驗規程》（JTJ051-93）中的擊實試驗方法，對混合料分別進行了輕型Ⅰ法和重型Ⅱ法的擊實試驗。具體試驗方法為：試件的尺寸采用直徑150㎜,高度150㎜。將試模放于堅硬的地面上，放入墊塊，然后取儲存好的混合料分3次倒入試模，每次約2000g，整平表面，并稍加壓緊，然后按規定的擊數59次擊實，擊實時擊錘（2.5㎏,落高30㎝）應自由垂直落下，錘跡必須均勻分布于表面，重復三次，最后將表面刮平，脫去試模，放于材料壓力機上測其無側限抗壓強度。試驗結果如表1：

                                                                                                                                    表1  老化前后無側限抗壓強度

混合料類別	老化前無側限抗壓強度（Kpa）	老化后無側限抗壓強度（Kpa）
AC-20	79	871
AC-16	57	690
AC-13	113	770

 

    從試驗結果可以看出，三種不同級配類型的冷鋪瀝青混合料的和易性均能滿足美國德克薩斯運輸部提出標準要求。

 

    影響改性瀝青混合料高溫性能的因素是很多的。內在因素主要反映在材料本身的質量上，而外部條件則主要包括氣候條件和交通條件，當外部條件與材料的內在因素結合在一起時就會對改性瀝青路面產生綜合影響。而改善瀝青混合料的高溫穩定性，首先要從材料本身組成控制以下幾點:(1)控制混合料的細料量，以免VMA增大，導致穩定度降低。(2)選用溫度敏感性低、稠度高瀝青:嚴格控制瀝青的含量減緩其潤滑作用。(3)提高攤鋪的溫度和壓實度。(4)選用高鈣粉煤灰和石灰石礦粉。(5)適當的提高粉膠比，增加瀝青膠漿的粘度。

 

    本試驗采用車轍試驗來評價冷鋪瀝青混合料的高溫穩定性。按照T0703-1993瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)，成型300mm×300mm×50mm板塊狀試件。按照T07I9-1993瀝青混合料車轍試驗方法進行車轍試驗，試驗溫度60℃，輪壓為0. 7MPa。瀝青混合料試件的動穩定度計算公式為:

           DS=(t2-t1)×N×C1×C2/(d2-d1)

    其中:DS—瀝青混合料試件的動穩定度，次/mm:  d1—對應于時間t1的變形量，mm;  d2—對應于時間t2的變形量，mm;C1—試驗機類型修正系數，曲柄連桿驅動試件的變速行走方式為1. 0，鏈驅動試驗輪的等速方式為1. 5;C2—試件系數，試驗室制備的寬300mm的試件為1. 0，從路面切割的寬150mm的試件為0.8;  N—試驗輪往返碾壓速度，通常為42次/mm :  t1—45min ; t2—60min。

                                                                                                                                      表2  車轍試驗結果

試樣類型	試樣編號	t1(min)	t2(min)	d1(mm)	d2(mm)	N	DS(次/mm)	DS平均值	變異系數（%）
AC-20	1	45	60	16.55	18.26	42	368	378	6.5
	2			15.95	17.73		353
	3			16.28	17.81		411
AC-16	1			16.07	17.97		332	353	7.69
	2			16.78	18.39		391
	3			15.73	17.61		335
AC-13	1			15.87	17.81		325	325	5.4
	2			15.03	17.11		303
	3			16.15	17.97		346
備注：C1、C2均為1，試驗溫度為60℃，試驗輪與試件的接觸壓強為0. 7MPa。

 

    現行《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40 -2004 )還沒有提出評價冷鋪瀝青混合料高溫穩定性評價指標。本文根據現有的試驗數據分析結論及資料，建議冷鋪瀝青混合料高溫穩定性評價方法與指標如下:

    車轍試驗，試件采用輪碾成型，按試驗規程(T0703-1993 )制備，在室內靜置養生7天，試驗方法按規程(T0719-1993 )進行。

    要求:冷鋪瀝青混合料動穩定度不低于300次/mm。

 

    耐水能力是冷鋪瀝青混凝土的薄弱環節，尤其是在春秋兩季下過幾場雨后或經夜間凍結后，路面損壞較快。美國的SHARP計劃中也提到水敏感性而產生的松散和剝落是混合料出現的主要問題之一。

 

    對于評價路面水穩定性破壞的方法，我國常采用浸水馬歇爾實驗。該方法試驗簡單，易于操作，且能區分開不同瀝青等級，不同性質集料水穩性好壞，不失為一種衡量瀝青路面水穩性的有效方法。

 

   《瀝青與瀝青混合料試驗規程》中浸水馬歇爾試驗要求試件分成兩組，其中一組直接進行馬歇爾試驗，在60℃水浴中恒溫30min～40min測其穩定度MS，另一組在60℃水浴中浸泡48小時，測其飽水穩定度MS1，試件的浸水殘留穩定度按下式計算：

    MS0＝MS1/ MS×100％

    而同濟大學模擬連續三天下雨的路用狀況，將馬歇爾試件在常溫下浸水三天，測其馬歇爾強度MS1，并以殘留馬歇爾強度來評價混合料的水穩性，即p=MS1/MS0×100%,p應大于70%。

    式中： p－試件的浸水殘留穩定度，％；

          MS0－試件的初始馬歇爾穩定度，KN；

          MS1－試件浸水72小時的穩定度，KN。

 

    而根據冷鋪瀝青混合料的特殊性，試驗規程上規定的60℃水浴溫度是不合適的，參照同濟大學的研究方法考慮最不利影響，即在路面剛鋪筑成型后便遇到雨雪天氣，采用的實驗方法是把初始成型試件浸水72小時，其中一組（A）置于常溫25℃的水浴中，另一組（B）置于模擬室外較低溫度10℃水浴中。然后于15℃水浴中保溫30min再分別測其飽水穩定度，進行殘留穩定度的計算。計算公式如上。

                                                                                                                                       表3   殘留穩定度

混合料類別	初始穩定度(KN)	A飽水穩定度(KN)	A殘留穩定度P(％)	B飽水穩定度(KN)	B殘留穩定度P(%)
AC-20	1.83	0.90	49.2	1.75	95.6
AC-16	2.51	1.24	49.4	1.94	77.3
AC-13	2.67	1.58	59.2	2.05	76.8

 

    通過實驗結果，可以看出置于常溫水浴中的殘留穩定度約在50%左右，而另一組殘留穩定度均大于75%以上。考慮第二種實驗條件較真實地反映出實際情況，推薦第二種試驗方法，建議殘留穩定度大于75%。

 

    通過對冷鋪瀝青混合料路用性能評價方法與評價指標的初步研究，提出了各項技術指標的推薦值，見下表：

                                                                                                                                     表4  路用性能評價指標

路用性能	技術指標	技術要求
強度	馬歇爾初始穩定度，不低于	2.5KN
	馬歇爾成型穩定度，不低于	4KN
和易性	老化前無側限抗壓強度，不大于	200Kpa
	老化后無側限抗壓強度，不大于	1000Kpa
高溫穩定性	車轍動穩定度，不低于	300次/mm
水穩性	浸水馬歇爾殘留穩定度，不低于	75%

 

1．金曉晴，LB（冷拌冷鋪）瀝青及其路面修補技術研究，長安大學碩士論文，2005.5

2．杜鵑，儲存式瀝青混合料的研究，長安大學碩士論文，2001. 5

3．沈金安，瀝青與瀝青混合料路用性能，人民交通出版社，2001.5

4．中華人民共和國行業標準，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程{JTJ052-2000 }，2000.8

5．中華人民共和國行業標準，公路瀝青路面施工技術規范{JTG F40一2004 }，2005.1