不同成型方式湿盐环境下沥青混合料路用性能研究

姜博

摘要：我国海岸线漫长，受湿盐环境影响的沥青道路里程长，研究受湿盐环境影响的沥青混合料性能对保证沥青路面使用寿命具有重要意义。为了更好的研究不同成型方式对沥青混合料路用性能的影响，对多种试件成型方法进行优选为后续的研究提供参考价值。本文通过阐述沥青混合料路用性能相关检测试验以及VVTM方法设计的沥青混合料试件与传统马歇尔试件路用性能的对比，提出VVTM试件在高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性等路用性能方面优于传统马歇尔试件。

关键词：沥青路面；湿盐环境；垂直振动法；马歇尔试件

0.引言

我国幅员辽阔，地形气候环境十分复杂。东南沿海地区地处亚热带季风气候区和温带季风气候区，夏季高温多雨且持续时间较长，并伴有台风等恶劣天气影响，盐雾侵袭严重，这对沥青路面尤其是大桥、滨海公路的沥青路面的工作性能提出了更高的要求。为保证沥青路面的使用性能以及寿命年限，在湿盐环境下，对沥青的胶体结构、耐久性、黏附性及沥青混合料的组成结构、高温稳定性、耐久性、低温抗裂性等性能进行研究十分必要，为此国内外学者从多方面对湿盐环境下沥青混合料路用性能展开了众多研究。

1.国内外研究现状

1.1国内研究现状

国内学者通过室内模拟冻融循环对湿盐条件下的沥青混合料进行了大量的研究，张光海【1】通过低温性能试验及疲劳试验研究氯离子侵蚀作用和冻融循环作用下沥青混合料低温性能及疲劳特性的影响，通过添加玄武岩纤维改善沥青混合料的抗疲劳特性和提高沥青混合料的低温抗裂性能。张勤岭等[2]研究高温高湿盐环境下SBS改性沥青胶浆的高温性能受盐蚀干湿循环次数、路面盐分积累、盐类环境影响，提出硫酸盐环境对SBS改性沥青的高温性能影响最大，氯盐环境次之。赵青等[3]通过室内模拟实际环境中的盐分条件对沥青混合料的高温抗车辙性能，试件的空隙率大小直接影响到了试件抵抗盐分的能力。郝培文[4]研究了盐冻循环对沥青混合料低温性能的影响,揭示了盐冻融循环作用对沥青混合料低温性能的劣化作用。

1.2国外研究现状

国外学者也格外重视湿盐环境下沥青混合料的工作性能。Hoff,Inge等基于老化因子的总和通过扫描电镜与能量色散光谱仪测试盐溶液对沥青老化程度的影响。Noemi Baldino等通过研究沥青与盐溶液的界面行为模拟盐度对沿海地区沥青黏附度的影响。NEPF H等通过研究微分散系的沥青胶浆组成、结构和性能对沥青混合料的黏弹性有重要影响。Decheng Feng等研究盐分和纯水对比作用对不同级配类型沥青混合料冻融劈裂强度的影响，认为盐分极大影响了各级配沥青混合料的冻融劈裂强度。

上述对湿盐环境下沥青混合料路用性能研究主要集中于沥青种类、改性剂、沥青混合料级配、沥青标号用量以及外加剂等方面，对沥青混合料试件成型方法不同的研究鲜有涉猎，因从本文从对比VVTM(垂直振动法)试件与马歇尔试件试件路用性能，为后续的理论研究提供一定借鉴意义。

2.湿盐环境下VVTM试件与马歇尔试件制备

2.1VVTM试件与马歇尔试件成型

传统马歇尔试件通过标准击实法或大型击实制备沥青混合料试件，采用马歇尔法确定密度与沥青用量，通过重型击实法确定最佳含水率。VVTM试件的成型，根据采用的振动压实仪工作评率、名义振幅、上下车系统质量，采用振动击实确定最大干密度和最佳含水率，振动成型时间60s；采用振动成型直径100mm×高63.5mm圆柱体试件,即VVTM 试件，振动成型时间60s。

2.2模拟湿盐环境

将不同成型方式沥青混合料试件在20℃室温下5％NaCl溶液中浸泡2h后取出进入第一次干湿循环。在60℃烘箱中浸泡30min后，浸入20℃5％盐水中30分钟，此过程为一次干湿循环，循环20次结束，对不同成型方式沥青混合料路用性能进行对比试验。

3.不同成型方式沥青混合料试件路用性能对比

3.1物理-力学指标

   易勇[6]通过研究发现，VVTM设计的沥青混合料试件与传统马歇尔试件相比，VVTM试件的最佳含水率降低了10％，最佳沥青用量降低大约8％，最大干密度显著提高，15℃劈裂强度提高了37％，表明VVTM试件的物理力学性能优于马歇尔试件，在VVTM试件成型时，上下车系统在试件内部产生的振动压力波，导致试件从整体以及微观上进入运动状态，集料颗粒间变为动摩擦，减小了集料颗粒间的摩擦系数，减低内摩擦阻力，使运动状态的集料颗粒更易达到充分密实状态，使VVTM试件表现出更好的物理力学性能。

3.2高温稳定性

对沥青混料高温稳定性评价的研究中，主要采用的方法是车辙试验，评价指标是动稳定度，也可采用动稳定度比值。此外还可采用单轴贯入强度试验测试试件的高温稳定性。易勇[6]等通过研究发现，VVTM沥青混合料试件的动稳定度相较于马歇尔试件可提高40％以上，由于在振动波的作用下，骨料之间更加密实，沥青界面效应发挥更加高效，使VVTM设计的沥青混合料具有更好的高温稳定性。

3.3低温抗裂性

再生沥青混合料低温抗裂性的评价方法主要是低温沥青混合料弯曲试验，通过计算弯拉强度、最大弯拉应变、劲度模量定量评价再生沥青混合料的低温性能。张争奇等通过研究发现VVTM试件相较于传统马歇尔试件弯拉强度提高了21％，VVTM试件集料颗粒更好的密实性提供了更好的低温抗裂性。

3.4水稳定性。

沥青混合料水稳定性不足表现为：在水的作用下，沥青从集料颗粒表面剥离，降低沥青混合料的黏结强度，松散的集料颗粒被滚动的车轮带走，进而在路面形成独立的大小不等的坑槽。主要采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。易勇[6]等通过研究发现，VVTM试件相较于传统马歇尔试件冻融劈裂强渡提高了57％，制备VVTM试件时振动波使试件内部集料更加密实，抗剥落能力进一步提高。在VVTM试件成型过程中，振动波使不同公称粒径的集料更易发生错动滑移现象，结构更加易达到紧密接触状态，大大提升沥青混合料的疲劳性能。

4.结论

本文通过阐述VVTM设计的沥青混合料试件与马歇尔试件路用性能的对比得出以下结论1.VVTM试件相较于马歇尔试件最佳含水率降低，最大干密度提高，沥青用量降低，劈裂强度提高，物理力学性能得到大幅优化2. VVTM试件相较于马歇尔试件动稳定度、冻融劈裂强度、抗弯强度与疲劳寿命提高至少30％以上，沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等得到明显改善，路用性能得到极大提高3.VVTM试件成型过程中在试件中产生的振动波易使混合料内部集料达到密实状态，极大改善混合料整体服役性能。

参考文献

[1]张光海. 北方滨海地区沥青混凝土路面损伤机理及使用寿命研究 [D]. 大连: 大连理工大学, 2013.

[2]张勤岭,黄志义. 高温高湿盐环境下SBS改性沥青胶浆的高温性能 [J]. 浙江大学学报（工学版）,2021,55

[3]赵青, 赵军. 沿海地区盐度对沥青路面抗永久变形性能的影响 [J]. 大连交通大学学报, 2016, 37(2): 69–72.

[4]郝培文，常锐．盐冻循环对沥青混合料低温性能的影响[J]． 建筑材料学报，2016，33(6)：112—116．

[5]易勇，蒋应军，谭云鹏等．不同成型方式乳化沥青冷再生沥青混合料力学特性研究 [J]．重庆大学学报，2021，44(5)：50—58．